JP6762896B2 - How to manufacture pressure sensor chips, pressure transmitters, and pressure sensor chips - Google Patents

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Description

本発明は、圧力センサチップ、圧力発信器、および圧力センサチップの製造方法に関し、例えば、広範囲な圧力計測範囲を有する１チップの圧力センサチップ、および当該圧力センサチップを用いた圧力発信器に関する。 The present invention relates to a pressure sensor chip, a pressure transmitter, and a method for manufacturing the pressure sensor chip, for example, a one-chip pressure sensor chip having a wide range of pressure measurement, and a pressure transmitter using the pressure sensor chip.

従来、各種プロセス系において流体圧力を計測する機器として圧力発信器（圧力伝送器）が知られている。例えば、特許文献１には、ひずみゲージとしてのピエゾ抵抗素子が形成された薄膜から成るダイアフラムの一方の面に測定対象の流体からの圧力を印加することにより、その圧力を受けたダイアフラムの変位に基づく応力によるピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を電気信号に変換して出力する圧力センサチップを用いた圧力発信器が開示されている。 Conventionally, a pressure transmitter (pressure transmitter) is known as a device for measuring a fluid pressure in various process systems. For example, in Patent Document 1, by applying a pressure from a fluid to be measured to one surface of a diaphragm made of a thin film on which a piezoresistive element as a strain gauge is formed, the displacement of the diaphragm under the pressure is changed. A pressure transmitter using a pressure sensor chip that converts a change in the resistance value of a piezoresistive element due to a stress based on it into an electric signal and outputs it is disclosed.

一般に、圧力センサチップは、ダイアフラムのアスペクト比によって、圧力の検出感度および耐圧、すなわち圧力測定範囲（測定レンジ）が決まる。したがって、アスペクト比を変えた複数のダイアフラムを１つのセンサチップに形成することによって、複数の圧力を測定可能な１チップのマルチバリアブルセンサを実現することが可能となる。 In general, in a pressure sensor chip, the pressure detection sensitivity and pressure resistance, that is, the pressure measurement range (measurement range) is determined by the aspect ratio of the diaphragm. Therefore, by forming a plurality of diaphragms having different aspect ratios on one sensor chip, it is possible to realize a one-chip multivariable sensor capable of measuring a plurality of pressures.

例えば、特許文献１には、基板の中央部に形成された、２つの圧力の差を検出する差圧用ダイアフラムと、上記基板における差圧用ダイアフラムの外周に形成された、上記２つの圧力のうち一方の圧力のみを検出する静圧用ダイアフラムとを有する１チップの差圧／静圧センサチップが開示されている。この差圧／静圧センサチップによれば、測定対象の２つの圧力のうち、差圧用ダイアフラムの一方の面に導入される一方の圧力を分岐させて静圧用ダイアフラムに導入することにより、上記２つの圧力の差圧のみならず、上記一方の圧力（静圧）も検出することができる。 For example, in Patent Document 1, one of the differential pressure diaphragm formed in the central portion of the substrate for detecting the difference between the two pressures and the two pressures formed on the outer periphery of the differential pressure diaphragm formed in the substrate. A one-chip differential pressure / static pressure sensor chip having a static pressure diaphragm that detects only the pressure of the above is disclosed. According to this differential pressure / static pressure sensor chip, one of the two pressures to be measured, which is introduced into one surface of the differential pressure diaphragm, is branched and introduced into the static pressure diaphragm. Not only the differential pressure of one pressure but also one of the above pressures (static pressure) can be detected.

特開２００５−６９７３６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-69736

しかしながら、特許文献１に開示されている、同一基板上に複数のダイアフラムを形成したチップ構造では、上述したように、差圧と静圧の双方を検出できるマルチバリアブルセンサを実現することはできるが、静圧の測定レンジをマルチ化したマルチバリアブルセンサや差圧の測定レンジをマルチ化したマルチバリアブルセンサを実現することは容易ではない。 However, in the chip structure in which a plurality of diaphragms are formed on the same substrate disclosed in Patent Document 1, it is possible to realize a multivariable sensor capable of detecting both differential pressure and static pressure as described above. It is not easy to realize a multi-variable sensor with a multi-static pressure measurement range and a multi-variable sensor with a multi-differential pressure measurement range.

例えば、同一基板上に、低圧を検出するための低圧検出用ダイアフラムと高圧を検出するための高圧検出用ダイアフラムとを配置し、夫々のダイアフラムに測定対象の圧力を分岐して導入するチップ構造の圧力センサチップでは、高圧検出用ダイアフラムによって検出可能な大きさの圧力が印加された場合に、低圧検出用ダイアフラムにも同じ圧力が印加され、低圧検出用ダイアフラムが破壊されるおそれがある。 For example, a chip structure in which a low pressure detection diaphragm for detecting low pressure and a high pressure detection diaphragm for detecting high pressure are arranged on the same substrate, and the pressure to be measured is branched and introduced into each diaphragm. In the pressure sensor chip, when a pressure of a magnitude that can be detected by the high pressure detection diaphragm is applied, the same pressure is applied to the low pressure detection diaphragm, and the low pressure detection diaphragm may be destroyed.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、測定レンジのマルチ化を実現することが可能な新たなチップ構造を有する圧力センサチップを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a pressure sensor chip having a new chip structure capable of realizing a multi-measurement range.

本発明に係る、計測対象の流体の圧力を検出する圧力センサチップ（１）は、第１主面および当該第１主面と反対側の第２主面と、第１主面および第２主面に開口した圧力導入路（１１１）を有する第１層（１１）と、圧力導入路の一端を覆うダイアフラム（１２４）と、第１ひずみゲージ（１２５）と、第２ひずみゲージ（１２６）とを有し、第１層の第２主面上に配置された第２層（１２）と、第３主面と、第３主面に形成された凹部（１３１）とを有し、第３主面が第２層上に配置された第３層（１３）とを有し、凹部は、ダイアフラムを介して圧力導入路と対面して形成され、凹部は、第１主面と垂直な方向（Ｚ方向）から見て圧力導入路の内側に形成され、第１ひずみゲージは、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、凹部の外側の領域に形成され、第２ひずみゲージは、第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、第１ひずみゲージよりも内側の領域に形成されていることを特徴とする。 The pressure sensor chip (1) for detecting the pressure of the fluid to be measured according to the present invention includes a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and a first main surface and a second main surface. A first layer (11) having a pressure introduction path (111) opened on the surface, a diaphragm (124) covering one end of the pressure introduction path, a first strain gauge (125), and a second strain gauge (126). A third layer (12) arranged on the second main surface of the first layer, a third main surface, and a recess (131) formed on the third main surface. The main surface has a third layer (13) arranged on the second layer, the recess is formed so as to face the pressure introduction path via the diaphragm, and the recess is in the direction perpendicular to the first main surface. Formed inside the pressure inlet path when viewed from (Z direction), the first strain gauge is the region outside the recess when viewed from the direction perpendicular to the first main surface in the region that functions as the diaphragm of the second layer. The second strain gauge is formed in the region inside the first strain gauge when viewed from the direction perpendicular to the first main surface in the region functioning as the diaphragm of the second layer. It is a feature.

上記圧力センサチップにおいて、第１ひずみゲージは、第１主面と垂直な方向から見て、圧力導入路のダイアフラムとして機能する領域の周縁部（１１３ａ）に形成され、第２ひずみゲージは、第１主面と垂直な方向から見て凹部の周縁部（１３１ａ）に形成されていてもよい。 In the pressure sensor chip, the first strain gauge is formed on the peripheral edge (113a) of the region that functions as the diaphragm of the pressure introduction path when viewed from the direction perpendicular to the first main surface, and the second strain gauge is the second strain gauge. 1 It may be formed on the peripheral edge portion (131a) of the recess when viewed from the direction perpendicular to the main surface.

上記圧力センサチップにおいて、第３層（１３＿１〜１３＿ｎ）は、第２層上にｎ（ｎは２以上の整数）個積層され、第２層側からｉ（１＜ｉ≦ｎ）番目の第３層の凹部は、（ｉ−１）番目の第３層の凹部よりも大きな開口面積を有し、第２ひずみゲージ（１２６＿１〜１２６＿３）は、第３層毎に対応して設けられ、第１ひずみゲージ（１２５）は、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見てｎ番目の第３層の凹部（１３１＿３）の外側に形成され、第２層側からｎ番目の第３層に対応する第２ひずみゲージ（１２６＿３）は、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、第１ひずみゲージの内側、且つ（ｎ−１）番目の第３層の凹部（１３１＿２）の外側の領域に形成され、第２層側からｊ（１＜ｊ＜ｎ）番目の第３層に対応する第２ひずみゲージ（１２６＿２）は、第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、（ｊ＋１）番目の第３層に対応する第２ひずみゲージよりも内側、且つ（ｊ−１）番目の第３層の凹部（１３１＿１）の外側の領域に形成され、第２層側から１番目の第３層に対応する第２ひずみゲージ（１２６＿１）は、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、２番目の第３層に対応する第２ひずみゲージ（１２６＿２）よりも内側に形成されていてもよい。 In the pressure sensor chip, the third layer (13_1 to 13_n) is laminated with n (n is an integer of 2 or more) on the second layer, and is the i (1 <i ≦ n) th layer from the second layer side. The recesses of the third layer have a larger opening area than the recesses of the third layer (i-1), and the second strain gauges (126_1 to 126_3) are provided corresponding to each of the third layers. The 1 strain gauge (125) is formed outside the recess (131_3) of the nth third layer when viewed from the direction perpendicular to the first main surface in the region functioning as the diaphragm of the second layer, and is formed in the second layer. The second strain gauge (126_3) corresponding to the nth third layer from the side is inside the first strain gauge when viewed from the direction perpendicular to the first main surface in the region functioning as the diaphragm of the second layer. A second strain gauge (n-1) formed in the outer region of the recess (131_2) of the third layer and corresponding to the j (1 <j <n) th third layer from the second layer side. 126_2) is inside the second strain gauge corresponding to the (j + 1) th third layer and (j + 1) in the region functioning as the diaphragm of the second layer when viewed from the direction perpendicular to the first main surface. -1) The second strain gauge (126_1) formed in the outer region of the recess (131_1) of the third layer and corresponding to the first third layer from the second layer side is used as the diaphragm of the second layer. In the functional region, it may be formed inside the second strain gauge (126_2) corresponding to the second third layer when viewed from the direction perpendicular to the first main surface.

上記圧力センサチップにおいて、第２層側からｋ（１≦ｋ≦ｎ）番目の第３層に対応する第２ひずみゲージ（１２６＿１〜１２６＿３）は、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、第２層側からｋ番目の第３層の凹部の周縁部（１３１ａ＿１〜１３１ａ＿３）に形成され、第１ひずみゲージは、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、圧力導入路の周縁部（１１３ａ）に形成されていてもよい。 In the pressure sensor chip, the second strain gauge (126_1 to 126_3) corresponding to the k (1 ≦ k ≦ n) th third layer from the second layer side is the second strain gauge (126_1 to 126_3) in the region functioning as the diaphragm of the second layer. 1 The first strain gauge is formed on the peripheral edge (131a_1 to 131a_3) of the recess of the third layer kth from the second layer side when viewed from the direction perpendicular to the main surface, and the first strain gauge functions as the diaphragm of the second layer. In the region, it may be formed at the peripheral edge portion (113a) of the pressure introduction path when viewed from the direction perpendicular to the first main surface.

上記圧力センサチップにおいて、第３層は、凹部と連通する孔（１３４）を更に有していてもよい。 In the pressure sensor chip, the third layer may further have a hole (134) communicating with the recess.

上記圧力センサチップにおいて、圧力導入路の周縁部の第１主面と平行な方向から見た断面は、円弧状に形成されていてもよい。 In the pressure sensor chip, the cross section seen from the direction parallel to the first main surface of the peripheral edge portion of the pressure introduction path may be formed in an arc shape.

本発明によれば、測定レンジのマルチ化を実現することが可能なチップ構造を有する圧力センサチップを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a pressure sensor chip having a chip structure capable of realizing a multi-measurement range.

図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る圧力センサチップの断面形状を模式的に示す図である。FIG. 1A is a diagram schematically showing a cross-sectional shape of a pressure sensor chip according to a first embodiment of the present invention. 図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る圧力センサチップの平面形状を模式的に示す図である。FIG. 1B is a diagram schematically showing a planar shape of the pressure sensor chip according to the first embodiment of the present invention. 図２は、基準圧力を大気圧とした場合の圧力センサチップの断面形状を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross-sectional shape of a pressure sensor chip when the reference pressure is atmospheric pressure. 図３Ａは、低圧検出用ブリッジ回路の構成を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing a configuration of a low voltage detection bridge circuit. 図３Ｂは、高圧検出用ブリッジ回路の構成を示す図である。FIG. 3B is a diagram showing a configuration of a high voltage detection bridge circuit. 図４Ａは、本発明の実施の形態２に係る圧力センサチップの断面形状を模式的に示す図である。FIG. 4A is a diagram schematically showing a cross-sectional shape of the pressure sensor chip according to the second embodiment of the present invention. 図４Ｂは、本発明の実施の形態２に係る圧力センサチップの平面形状を模式的に示す図である。FIG. 4B is a diagram schematically showing a planar shape of the pressure sensor chip according to the second embodiment of the present invention. 図５Ａは、高圧検出用ブリッジ回路の構成を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing a configuration of a high voltage detection bridge circuit. 図５Ｂは、高圧検出用ブリッジ回路の構成を示す図である。FIG. 5B is a diagram showing a configuration of a high voltage detection bridge circuit. 図５Ｃは、高圧検出用ブリッジ回路の構成を示す図である。FIG. 5C is a diagram showing a configuration of a high voltage detection bridge circuit. 図６Ａは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing a chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図６Ｂは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。FIG. 6B is a diagram showing a chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図６Ｃは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。FIG. 6C is a diagram showing a chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図６Ｄは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。FIG. 6D is a diagram showing a chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図６Ｅは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。FIG. 6E is a diagram showing a chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図６Ｆは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。FIG. 6F is a diagram showing a chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図６Ｇは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。FIG. 6G is a diagram showing a chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図６Ｈは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。FIG. 6H is a diagram showing a chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図６Ｉは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。FIG. 6I is a diagram showing a chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図７Ａは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法における別のチップ作製工程を示す図である。FIG. 7A is a diagram showing another chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図７Ｂは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法における別のチップ作製工程を示す図である。FIG. 7B is a diagram showing another chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図７Ｃは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法における別のチップ作製工程を示す図である。FIG. 7C is a diagram showing another chip manufacturing process in the method for manufacturing a pressure sensor chip according to the second embodiment. 図８Ａは、本発明の実施の形態３に係る圧力センサチップの断面形状を模式的に示す図である。FIG. 8A is a diagram schematically showing a cross-sectional shape of the pressure sensor chip according to the third embodiment of the present invention. 図８Ｂは、本発明の実施の形態３に係る圧力センサチップの平面形状を模式的に示す図である。FIG. 8B is a diagram schematically showing a planar shape of the pressure sensor chip according to the third embodiment of the present invention. 図９Ａは、本発明の実施の形態４に係る圧力センサチップの断面形状を模式的に示す図である。FIG. 9A is a diagram schematically showing a cross-sectional shape of the pressure sensor chip according to the fourth embodiment of the present invention. 図９Ｂは、本発明の実施の形態４に係る圧力センサチップの平面形状を模式的に示す図である。FIG. 9B is a diagram schematically showing a planar shape of the pressure sensor chip according to the fourth embodiment of the present invention. 図１０は、実施の形態４に係る圧力センサチップのブリッジ回路の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a bridge circuit of the pressure sensor chip according to the fourth embodiment. 図１１は、実施の形態４に係る圧力センサチップを搭載した圧力発信器の構造を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a structure of a pressure transmitter equipped with the pressure sensor chip according to the fourth embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference reference numerals will be given to the components common to each embodiment, and the repeated description will be omitted.

≪実施の形態１≫
（１）実施の形態１に係る圧力センサチップ１の構成
図１Ａ，１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る圧力センサチップの構成を示す図である。図１Ａには、実施の形態１に係る圧力センサチップ１の断面形状が模式的に示され、図１Ｂには、実施の形態１に係る圧力センサチップ１の平面形状が模式的に示されている。 << Embodiment 1 >>
(1) Configuration of Pressure Sensor Chip 1 According to Embodiment 1 FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of a pressure sensor chip according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A schematically shows the cross-sectional shape of the pressure sensor chip 1 according to the first embodiment, and FIG. 1B schematically shows the planar shape of the pressure sensor chip 1 according to the first embodiment. There is.

図１に示される圧力センサチップ１は、計測対象の流体の圧力（静圧）を検出する圧力センサチップであって、一つのダイアフラムに高圧検出用のひずみゲージと低圧検出用のひずみゲージが形成された構造を有する。具体的に、圧力センサチップ１は、圧力導入するための第１層１１、ダイアフラムとして機能する第２層１２、ダイアフラムの一方向への変形を制限する第３層１３とが積層された構造を有している。 The pressure sensor chip 1 shown in FIG. 1 is a pressure sensor chip that detects the pressure (static pressure) of the fluid to be measured, and a strain gauge for high pressure detection and a strain gauge for low pressure detection are formed on one diaphragm. Has a structure that has been Specifically, the pressure sensor chip 1 has a structure in which a first layer 11 for introducing pressure, a second layer 12 that functions as a diaphragm, and a third layer 13 that limits deformation of the diaphragm in one direction are laminated. Have.

なお、以下の説明では、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸から成る３次元空間において、第１層１１、第２層１２、および第３層の各主面がＸ−Ｙ平面に平行且つＺ軸に垂直に配置されているものとする。 In the following description, in the three-dimensional space consisting of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, the main surfaces of the first layer 11, the second layer 12, and the third layer are parallel to the XY plane and Z. It shall be arranged perpendicular to the axis.

第１層１１は、例えばシリコンから構成されている。第１層１１には、計測対象の流体の圧力を導入するための圧力導入路１１１が形成されている。圧力導入路１１１は、例えば、圧力センサチップ１がメータボディに搭載された場合、そのメータボディを構成する圧力導入管等から計測対象の流体の圧力が入力される。 The first layer 11 is made of, for example, silicon. A pressure introduction path 111 for introducing the pressure of the fluid to be measured is formed in the first layer 11. In the pressure introduction path 111, for example, when the pressure sensor chip 1 is mounted on the meter body, the pressure of the fluid to be measured is input from the pressure introduction pipe or the like constituting the meter body.

圧力導入路１１１は、第１層１１の主面１１ａとその反対側の主面１１ｂとを貫通する貫通孔である。圧力導入路１１１は、第１孔１１２と第２孔１１３とから構成されている。第１孔１１２は、外部から計測対象の流体の圧力を導入するための孔である。第２孔１１３は、第１孔１１２から導入された圧力を、後述するダイアフラム１２４の全体に印加する導くための孔である。第２孔１１３は、第１孔１１２よりも開口面積が広く形成されている。 The pressure introduction path 111 is a through hole that penetrates the main surface 11a of the first layer 11 and the main surface 11b on the opposite side thereof. The pressure introduction path 111 is composed of a first hole 112 and a second hole 113. The first hole 112 is a hole for introducing the pressure of the fluid to be measured from the outside. The second hole 113 is a hole for guiding the pressure introduced from the first hole 112 to be applied to the entire diaphragm 124 described later. The opening area of the second hole 113 is wider than that of the first hole 112.

第２層１２は、第１層１１の主面１１ｂ上に、少なくとも圧力導入路１１１を覆って形成されている。第２層１２は、第１１層の主面１１ｂ上に形成された活性層（例えば、シリコン（Ｓｉ））１２１と、活性層１２１上に形成された絶縁層（例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2））１２２とから構成されている。具体的な寸法の一例を挙げるとすれば、活性層１２１の厚み（Ｚ方向の長さ）は１０〜２０μｍであり、絶縁層１２２の厚みは０．１５μｍである。 The second layer 12 is formed on the main surface 11b of the first layer 11 so as to cover at least the pressure introduction path 111. The second layer 12 includes an active layer (for example, silicon (Si)) 121 formed on the main surface 11b of the eleventh layer and an insulating layer (for example, silicon oxide (SiO 2 )) formed on the active layer 121. ) 122. To give an example of specific dimensions, the thickness of the active layer 121 (length in the Z direction) is 10 to 20 μm, and the thickness of the insulating layer 122 is 0.15 μm.

第２層１２のうち、圧力導入路１１１（第２孔１１３）を覆う領域は、ダイアフラムとして機能する。以下、第２層１２のうち、圧力導入路１１１を覆う領域をダイアフラム１２４と称する。 The region of the second layer 12 that covers the pressure introduction path 111 (second hole 113) functions as a diaphragm. Hereinafter, the region of the second layer 12 that covers the pressure introduction path 111 is referred to as a diaphragm 124.

第２層１２のうちダイアフラム１２４として機能する領域には、ダイアフラム１２４に加わった圧力を検出する感圧素子としての低圧検出用ひずみゲージ１２６および高圧検出用ひずみゲージ１２５が形成されている。なお、低圧検出用ひずみゲージ１２６および高圧検出用ひずみゲージ１２５の詳細については後述する。 A low-pressure detection strain gauge 126 and a high-pressure detection strain gauge 125 as pressure-sensitive elements for detecting the pressure applied to the diaphragm 124 are formed in a region of the second layer 12 that functions as the diaphragm 124. The details of the low pressure detection strain gauge 126 and the high pressure detection strain gauge 125 will be described later.

第３層１３は、第２層１２上に、ダイアフラム１２４を覆って形成されている。具体的に、第３層１３は、主面１３ａを有し、その主面１３ａが第２層１２の絶縁層１２２上に接合されている。 The third layer 13 is formed on the second layer 12 so as to cover the diaphragm 124. Specifically, the third layer 13 has a main surface 13a, and the main surface 13a is joined on the insulating layer 122 of the second layer 12.

第３層１３の主面１３ａには、ダイアフラム１２４を介して圧力導入路１１１と対面して形成されたストッパ部１３１が形成されている。ストッパ部１３１は、第３層１３のダイアフラム１２４との接合面としての主面１３ａに、その接合面と垂直な方向（Ｚ方向）に形成された凹部（窪み）である。ストッパ部１３１は、ダイアフラム１２４を挟んで圧力導入孔１１１と対面配置されている。ストッパ部１３１を構成する凹部は、ダイアフラム１２４の変位に沿った曲面（例えば、非球面）を有している。 On the main surface 13a of the third layer 13, a stopper portion 131 formed so as to face the pressure introduction path 111 via the diaphragm 124 is formed. The stopper portion 131 is a recess (recess) formed in the main surface 13a as a joint surface of the third layer 13 with the diaphragm 124 in a direction (Z direction) perpendicular to the joint surface. The stopper portion 131 is arranged to face the pressure introduction hole 111 with the diaphragm 124 interposed therebetween. The concave portion forming the stopper portion 131 has a curved surface (for example, an aspherical surface) along the displacement of the diaphragm 124.

ストッパ部１３１とダイアフラム１２４との間には、部屋１３２が形成されている。部屋１３２は、圧力測定における基準圧を導入するための空間である。例えば、真空に対する流体の圧力を測定する場合には、図１Ａに示すように、部屋１３２は、ストッパ部１３１とダイアフラム１２４とで閉じられた真空の空間となる。また、例えば、大気圧を基準に流体の圧力を測定する場合には、図２に示す圧力センサチップ１Ｘのように、部屋１３２に接続される孔（連通路）１３４を形成し、孔１３４から大気圧を導入すればよい。 A room 132 is formed between the stopper portion 131 and the diaphragm 124. Room 132 is a space for introducing a reference pressure in pressure measurement. For example, when measuring the pressure of a fluid with respect to a vacuum, as shown in FIG. 1A, the chamber 132 is a vacuum space closed by the stopper 131 and the diaphragm 124. Further, for example, when measuring the pressure of a fluid with reference to atmospheric pressure, a hole (communication passage) 134 connected to the chamber 132 is formed as in the pressure sensor chip 1X shown in FIG. Atmospheric pressure may be introduced.

ストッパ部１３１は、第１層１１の圧力導入孔１１１からダイアフラム１２４に圧力が加わってダイアフラム１２４が撓んだ場合に、ダイアフラム１２４がストッパ部１３１に着床することにより、ダイアフラム１２４の一方向への変形を制限する機能部である。これにより、ダイアフラム１２４に過大圧が加わることによるダイアフラム１２４の破壊を防止することが可能となる。 When pressure is applied to the diaphragm 124 from the pressure introduction hole 111 of the first layer 11 and the diaphragm 124 is bent, the stopper portion 131 is set in one direction of the diaphragm 124 by landing on the stopper portion 131. It is a functional part that limits the deformation of. This makes it possible to prevent the diaphragm 124 from being destroyed due to excessive pressure being applied to the diaphragm 124.

ここで、低圧検出用ひずみゲージ１２６および高圧検出用ひずみゲージ１２５について詳細に説明する。
図１Ａ，１Ｂに示されるように、低圧検出用ひずみゲージ１２６は、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４を含む。また、高圧検出用ひずみゲージ１２５は、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４を含む。抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４は、例えば、活性層１２１の絶縁層１２２側に形成された拡散抵抗である。 Here, the strain gauge 126 for low pressure detection and the strain gauge 125 for high pressure detection will be described in detail.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the low pressure detection strain gauge 126 includes resistors R21 to R24. Further, the strain gauge 125 for high pressure detection includes resistors R11 to R14. The resistors R11 to R14 and R21 to R24 are, for example, diffusion resistors formed on the insulating layer 122 side of the active layer 121.

図３Ａ，３Ｂに示されるように、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４は、低圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０を構成し、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４は、高圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０を構成している。ブリッジ回路Ｂ１０，Ｂ２０の各ノードは、例えば活性層１２１の絶縁層１２２側に形成された拡散抵抗から成る配線パターン（図示せず）を介して、端子Ｐａ〜Ｐｄ，Ｐｅ〜Ｐｈに夫々接続されている。端子Ｐａ〜Ｐｄ，Ｐｅ〜Ｐｈは、例えば、絶縁層１２２上に形成された複数の電極パッド１２９として構成されている。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the resistors R21 to R24 form a low voltage detection bridge circuit B10, and the resistors R11 to R14 form a high voltage detection bridge circuit B20. Each node of the bridge circuits B10 and B20 is connected to terminals Pa to Pd and Pe to Ph, respectively, via, for example, a wiring pattern (not shown) composed of a diffusion resistor formed on the insulating layer 122 side of the active layer 121. ing. The terminals Pa to Pd and Pe to Ph are configured as, for example, a plurality of electrode pads 129 formed on the insulating layer 122.

圧力センサチップ１では、低圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０の端子Ｐａ，Ｐｃに一定の電流を流した状態において、第２層１２内部に発生した応力による抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化を電圧の変化として端子Ｐｂ，Ｐｄから検出することにより、ダイアフラム１２４に加えられた測定対象の流体の圧力（低圧）を測定することができる。 In the pressure sensor chip 1, when a constant current is passed through the terminals Pa and Pc of the low voltage detection bridge circuit B10, the change in the resistance value of the resistors R21 to R24 due to the stress generated inside the second layer 12 is changed in the voltage. The pressure (low pressure) of the fluid to be measured applied to the diaphragm 124 can be measured by detecting the pressure from the terminals Pb and Pd.

同様に、高圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０の端子Ｐｅ，Ｐｇに一定の電流を流した状態において、第２層１２内部に発生した応力による抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値の変化を電圧の変化として端子Ｐｆ，Ｐｈから検出することにより、ダイアフラム１２４に加えられた測定対象の流体の圧力（高圧）を測定することができる。 Similarly, in a state where a constant current is passed through the terminals Pe and Pg of the high-voltage detection bridge circuit B20, the change in the resistance value of the resistors R11 to R14 due to the stress generated inside the second layer 12 is regarded as the change in voltage and the terminal Pf. By detecting from Ph, Ph, the pressure (high pressure) of the fluid to be measured applied to the diaphragm 124 can be measured.

図１Ａ，１Ｂに示されるように、高圧検出用ひずみゲージ１２５を構成する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４は、第１層１１の主面１１ａ，１１ｂと垂直な方向（Ｚ方向）から見てストッパ部１３１の外側の領域に形成されている。具体的には、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４は、ダイアフラム１２４の受圧面（圧力導入路１１１側の面）に圧力が加えられてダイアフラム１２４の受圧面の反対側の面（第３層１３）がストッパ部１３１に着床した後に、更にダイアフラム１２４の受圧面に圧力が加えられた場合において、ダイアフラム１２４の周縁部の応力がピークとなる位置に形成されている。例えば、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４は、Ｚ方向から見て、圧力導入路１１１の周縁部、すなわち第２孔１１３のエッジ１１３ａ付近に形成されている。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the resistors R11 to R14 constituting the strain gauge 125 for high voltage detection are the stopper portions 131 when viewed from the direction (Z direction) perpendicular to the main surfaces 11a and 11b of the first layer 11. It is formed in the outer region. Specifically, in the resistors R11 to R14, pressure is applied to the pressure receiving surface of the diaphragm 124 (the surface on the pressure introduction path 111 side), and the surface opposite to the pressure receiving surface of the diaphragm 124 (third layer 13) is the stopper portion. After landing on 131, when pressure is further applied to the pressure receiving surface of the diaphragm 124, the stress at the peripheral edge of the diaphragm 124 is formed at a peak position. For example, the resistors R11 to R14 are formed in the peripheral portion of the pressure introduction path 111, that is, in the vicinity of the edge 113a of the second hole 113 when viewed from the Z direction.

一方、低圧検出用ひずみゲージ１２６を構成する抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４は、第１層１１の主面１１ａ，１１ｂと垂直な方向（Ｚ方向）から見て、ダイアフラム１２４における高圧検出用ひずみゲージ１２５よりも内側の領域に形成されている。具体的には、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４は、ダイアフラム１２４の受圧面に圧力が加わり、ダイアフラム１２４の受圧面の反対側の面がストッパ部１３１に着床するまでの間において、ダイアフラム１２４の応力がピークとなる位置に形成されている。例えば、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４は、Ｚ方向から見て、ストッパ部１３１の周縁部、すなわちストッパ部１３１のエッジ１３１ａ付近に形成されている。 On the other hand, the resistors R21 to R24 constituting the low pressure detection strain gauge 126 are larger than the high pressure detection strain gauge 125 in the diaphragm 124 when viewed from the direction perpendicular to the main surfaces 11a and 11b of the first layer 11 (Z direction). It is formed in the inner region. Specifically, in the resistors R21 to R24, the stress of the diaphragm 124 peaks until the pressure is applied to the pressure receiving surface of the diaphragm 124 and the surface opposite to the pressure receiving surface of the diaphragm 124 lands on the stopper portion 131. It is formed at the position where For example, the resistors R21 to R24 are formed in the peripheral portion of the stopper portion 131, that is, in the vicinity of the edge 131a of the stopper portion 131 when viewed from the Z direction.

（２）圧力センサチップ１の動作
上述した構造を有する圧力センサチップ１は、以下のように動作する。
例えば、圧力センサチップ１において、部屋１３２内の圧力よりも大きい圧力が圧力導入路１１１から導入された場合、ダイアフラム１２４が＋Ｚ方向（第３層１３側）に変位する。このダイアフラム１２４の変位によってダイアフラム１２４に生じた応力がダイアフラム１２４に形成された低圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０を構成する抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４に加わることにより、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ１０の端子Ｐｂ，Ｐｄから電気信号（例えば電圧）として出力されることにより、低圧側の圧力を計測することができる。 (2) Operation of the pressure sensor chip 1 The pressure sensor chip 1 having the above-mentioned structure operates as follows.
For example, in the pressure sensor chip 1, when a pressure larger than the pressure in the chamber 132 is introduced from the pressure introduction path 111, the diaphragm 124 is displaced in the + Z direction (third layer 13 side). The stress generated in the diaphragm 124 due to the displacement of the diaphragm 124 is applied to the resistors R21 to R24 forming the low voltage detection bridge circuit B10 formed in the diaphragm 124, so that the resistance values of the resistors R21 to R24 change. By outputting this change in resistance value as an electric signal (for example, voltage) from the terminals Pb and Pd of the bridge circuit B10, the pressure on the low pressure side can be measured.

また、圧力導入路１１１からダイアフラム１２４に印加される圧力が増加すると、その圧力に応じてダイアフラム１２４の＋Ｚ方向の変位量が大きくなり、ダイアフラム１２４は、ストッパ部１３１に着床する。これにより、ダイアフラム１２４の変位が制限され、ダイアフラム１２４の破壊が防止される。 Further, when the pressure applied to the diaphragm 124 from the pressure introduction path 111 increases, the displacement amount of the diaphragm 124 in the + Z direction increases according to the pressure, and the diaphragm 124 lands on the stopper portion 131. As a result, the displacement of the diaphragm 124 is limited, and the destruction of the diaphragm 124 is prevented.

ダイアフラム１２４の着床後、ダイアフラム１２４に印加される圧力が更に増加した場合、ダイアフラム１２４を介して第３層１３に圧力が加わる。これにより、第３層１３が＋Ｚ方向に変位する。この第３層１３の変位によって、ダイアフラム１２４の第３層１３と接合されている領域に応力が生じる。この応力が高圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０を構成する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４に加わることによって抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値が変化し、その抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ２０の端子Ｐｆ，Ｐｈから電気信号として出力されることにより、高圧側の圧力を計測することができる。 If the pressure applied to the diaphragm 124 further increases after the diaphragm 124 has landed, the pressure is applied to the third layer 13 via the diaphragm 124. As a result, the third layer 13 is displaced in the + Z direction. The displacement of the third layer 13 causes stress in the region of the diaphragm 124 that is joined to the third layer 13. When this stress is applied to the resistors R11 to R14 constituting the bridge circuit B20 for high voltage detection, the resistance value of the resistors R11 to R14 changes, and the change in the resistance value is output as an electric signal from the terminals Pf and Ph of the bridge circuit B20. By doing so, the pressure on the high pressure side can be measured.

（３）圧力センサチップ１の効果
以上、本発明の実施の形態１に係る圧力センサチップは、１枚のダイアフラム１２４を挟んで、圧力導入路１１１と、圧力導入路１１１よりも開口面積の小さいストッパ部（凹部）１３１とを配置するとともに、Ｚ方向から見て、ダイアフラム１２４の圧力導入路１１１の内側、且つストッパ部１３１の外側の領域に高圧検出用のひずみゲージ１２５が形成され、高圧検出用ひずみゲージ１２５よりも内側の領域に低圧検出用のひずみゲージ１２６が形成された構造を有している。 (3) Effect of Pressure Sensor Chip 1 As described above, the pressure sensor chip according to the first embodiment of the present invention has a smaller opening area than the pressure introduction path 111 and the pressure introduction path 111 with one diaphragm 124 interposed therebetween. A strain gauge 125 for high pressure detection is formed in a region inside the pressure introduction path 111 of the diaphragm 124 and outside the stopper portion 131 when the stopper portion (recess) 131 is arranged and viewed from the Z direction to detect high pressure. It has a structure in which a strain gauge 126 for low pressure detection is formed in a region inside the strain gauge 125.

具体的に、圧力センサチップ１は、圧力導入路１１１から圧力がダイアフラム１２４に印加され、ダイアフラム１２４がストッパ部１３１に着床するまでの間は、ダイアフラム１２４の変位に基づく、低圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０を構成する抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化を検出することにより、低圧を計測することができる。また、ダイアフラム１２４に印加される圧力が更に増加し、ダイアフラム１２４がストッパ部１３１に着床した後は、第３層１３の変位に基づく、高圧力検出用ブリッジ回路Ｂ２０を構成する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値の変化を検出することにより、高圧を測定することができる。 Specifically, the pressure sensor chip 1 is a low-voltage detection bridge circuit based on the displacement of the diaphragm 124 until the pressure is applied to the diaphragm 124 from the pressure introduction path 111 and the diaphragm 124 lands on the stopper portion 131. The low pressure can be measured by detecting the change in the resistance value of the resistors R21 to R24 constituting B10. Further, after the pressure applied to the diaphragm 124 is further increased and the diaphragm 124 has landed on the stopper portion 131, the resistors R11 to R14 constituting the high pressure detection bridge circuit B20 based on the displacement of the third layer 13 are used. High pressure can be measured by detecting the change in the resistance value of.

したがって、実施の形態１に係る圧力センサチップ１によれば、１つのダイアフラムによって測定レンジのマルチ化を実現することができるので、測定レンジの広い圧力用マルチレンジセンサを実現することが可能となる。 Therefore, according to the pressure sensor chip 1 according to the first embodiment, it is possible to realize a multi-measurement range by one diaphragm, so that a multi-range sensor for pressure having a wide measurement range can be realized. ..

≪実施の形態２≫
（１）実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの構成
図４Ａ，４Ｂは、本発明の実施の形態２に係る圧力センサチップの構成を示す図である。図４Ａには、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの断面形状が模式的に示され、図４Ｂには、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの平面形状が模式的に示されている。 << Embodiment 2 >>
(1) Configuration of Pressure Sensor Chip 1A According to Embodiment 2 FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a configuration of a pressure sensor chip according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4A schematically shows the cross-sectional shape of the pressure sensor chip 1A according to the second embodiment, and FIG. 4B schematically shows the planar shape of the pressure sensor chip 1A according to the second embodiment. There is.

図４Ａ，４Ｂに示される圧力センサチップ１Ａは、ストッパ部１３１が形成された第３層１３が複数積層されている点において、実施の形態１に係る圧力センサチップ１と相違し、それ以外の点では実施の形態１に係る圧力センサチップ１と同様である。 The pressure sensor chip 1A shown in FIGS. 4A and 4B is different from the pressure sensor chip 1 according to the first embodiment in that a plurality of third layers 13 on which the stopper portion 131 is formed are laminated, and other than that. In that respect, it is the same as the pressure sensor chip 1 according to the first embodiment.

なお、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの構成要素のうち、実施の形態１に係る圧力センサチップ１と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。 Among the components of the pressure sensor chip 1A according to the second embodiment, the same components as the pressure sensor chip 1 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. ..

圧力センサチップ１Ａは、複数の第３層１３１＿１〜１３１＿ｎ（ｎは２以上の整数）を有する。第３層１３１＿１〜１３１＿ｎの一方の主面には、ストッパ部１３１が夫々形成されている。以下、第３層１３１＿１〜１３１＿ｎに形成されているストッパ部１３１を、ストッパ部１３１＿１〜１３１＿ｎと夫々表記する。 The pressure sensor chip 1A has a plurality of third layers 131_1 to 131_n (n is an integer of 2 or more). Stopper portions 131 are formed on one main surface of the third layer 131_1 to 131_n, respectively. Hereinafter, the stopper portions 131 formed in the third layer 131_1 to 131_n are referred to as stopper portions 131_1 to 131_n, respectively.

なお、本実施の形態では、一例としてｎ＝３とする。すなわち、３つの第３層１３１＿１〜１３１＿３が第２層１２上に積層されている場合を例にとり、説明する。 In the present embodiment, n = 3 is set as an example. That is, the case where the three third layers 131_1 to 131_3 are laminated on the second layer 12 will be described as an example.

第２層１２側からｉ（１＜ｉ≦ｎ）番目の第３層１３＿ｉのストッパ部１３１＿ｉは、（ｉ−１）番目の第３層１３＿（ｉ−１）のストッパ部１３１＿（ｉ−１）よりも大きな開口面積を有する。具体的には、図４Ａ，４Ｂに示すように、第２層１２側から２番目の第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２は、１番目の第３層１３＿１のストッパ部１３１＿１よりも大きな開口面積を有する。同様に、第２層１２側から３番目の第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３は、２番目の第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２よりも大きな開口面積を有する。すなわち、圧力センサチップ１Ａにおいて、ストッパ部１３１＿１〜１３１＿ｎは、ダイアフラム１２４側から順に、開口面積が大きくなるように形成されている。 The i (1 <i ≦ n) th third layer 13_i stopper portion 131_i from the second layer 12 side is the (i-1) th third layer 13_ (i-1) stopper portion 131_ (i-1). ) Has a larger opening area. Specifically, as shown in FIGS. 4A and 4B, the stopper portion 131_2 of the second third layer 13_2 from the second layer 12 side has a larger opening area than the stopper portion 131_1 of the first third layer 13_1. Have. Similarly, the stopper portion 131_3 of the third layer 13_3, which is the third from the second layer 12 side, has a larger opening area than the stopper portion 131_2 of the second third layer 13_2. That is, in the pressure sensor chip 1A, the stopper portions 131_1 to 131_n are formed so that the opening area becomes larger in order from the diaphragm 124 side.

また、圧力センサチップ１Ａは、第２ひずみゲージとして第３層１３１＿１〜１３１＿ｎ毎に対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿ｎを有する。例えば、圧力センサチップ１は、第３層１３１＿１〜１３１＿３毎に対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３を有する。 Further, the pressure sensor chip 1A has a strain gauge for pressure detection 126_1 to 126_n corresponding to each of the third layers 131_1 to 131_n as the second strain gauge. For example, the pressure sensor chip 1 has pressure detection strain gauges 126_1 to 126_3 corresponding to each of the third layers 131_1 to 131_3.

圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３は、第１ひずみゲージとしての高圧検出用ひずみゲージ１２５と同様に、ブリッジ回路を構成する４つの抵抗を夫々含む。具体的には、図５Ａ〜５Ｃに示されるように、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１は高圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿１を構成する抵抗Ｒ２１＿１〜Ｒ２４＿１を含み、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿２は圧力検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿２を構成する抵抗Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２を含み、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３は圧力検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿３を構成する抵抗Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３を含む。各高圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿１〜１０＿３の各ノードは、第２層１２の絶縁層１２２上に形成された金属配線パターン（図示せず）を介して、端子Ｐａ＿１〜Ｐｄ＿１，Ｐａ＿２〜Ｐｄ＿２，Ｐａ＿３〜Ｐｄ＿３に夫々接続されている。端子Ｐａ＿１〜Ｐｄ＿１，Ｐａ＿２〜Ｐｄ＿２，Ｐａ＿３〜Ｐｄ＿３は、例えば、高圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０の端子Ｐａ〜Ｐｄと同様に、絶縁層１２２上に形成された複数の電極パッド１２９として構成されている。 The pressure detection strain gauges 126_1 to 126_3 include four resistors constituting the bridge circuit, respectively, like the high pressure detection strain gauge 125 as the first strain gauge. Specifically, as shown in FIGS. 5A to 5C, the pressure detection strain gauge 126_1 includes the resistors R21_1 to R24_1 constituting the high pressure detection bridge circuit B10_1, and the pressure detection strain gauge 126_1 is a pressure detection bridge circuit. The pressure detection strain gauge 126_3 includes resistors R21_2 to R24_2 constituting B10_2, and the pressure detection strain gauge 126___ includes resistors R21_3 to R24_3 constituting the pressure detection bridge circuit B10_3. Each node of each high-voltage detection bridge circuit B10_1 to 10_3 has terminals Pa_1 to Pd_1, Pa_2, Pd_2, Pa_3 to each other via a metal wiring pattern (not shown) formed on the insulating layer 122 of the second layer 12. Each is connected to Pd_3. The terminals Pa_1 to Pd_11, Pa_2 to Pd_2, and Pa_3 to Pd_3 are configured as a plurality of electrode pads 129 formed on the insulating layer 122, for example, like the terminals Pa to Pd of the high voltage detection bridge circuit B20.

高圧検出用ひずみゲージ１２５および圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３は、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域に夫々形成されている。 The strain gauge 125 for high pressure detection and the strain gauges 126_1 to 126_3 for pressure detection are each formed in a region functioning as a diaphragm 124 of the second layer 12.

具体的には、高圧検出用ひずみゲージ１２５は、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、第１層１１の主面１１ａ，１１ｂと垂直な方向（Ｚ方向）から見て、ｎ番目の第３層１３＿ｎのストッパ部１３１＿ｎの外側に形成されている。
例えば、図４Ａ，４Ｂに示されるように、高圧検出用ひずみゲージ１２５は、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、Ｚ方向から見て、３番目の第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３の外側に形成されている。 Specifically, the strain gauge 125 for high-voltage detection is the nth position in the region functioning as the diaphragm 124 of the second layer 12 when viewed from the direction (Z direction) perpendicular to the main surfaces 11a and 11b of the first layer 11. It is formed on the outside of the stopper portion 131_n of the third layer 13_n.
For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the strain gauge 125 for high pressure detection has a stopper portion 131_3 of the third layer 13_3 when viewed from the Z direction in the region functioning as the diaphragm 124 of the second layer 12. It is formed on the outside of.

また、第２層１２側からｎ番目の第３層１３＿ｎに対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿ｎは、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、Ｚ方向から見て、低圧検出用ひずみゲージ１２５の内側、且つ（ｎ−１）番目の第３層１３＿（ｎ−１）のストッパ部１３１＿（ｎ−１）の外側に形成されている。 Further, the pressure detection strain gauge 126_n corresponding to the nth third layer 13_n from the second layer 12 side is a low pressure detection strain gauge when viewed from the Z direction in the region functioning as the diaphragm 124 of the second layer 12. It is formed inside 125 and outside the stopper portion 131_ (n-1) of the (n-1) th third layer 13_ (n-1).

例えば、図４Ａ，４Ｂに示されるように、第２層１２側から３番目の第３層１３＿３に対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３は、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、Ｚ方向から見て、高圧検出用ひずみゲージ１２５の内側、且つ２番目の第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２の外側に形成されている。 For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the pressure detection strain gauge 126_3 corresponding to the third layer 13_3, which is the third from the second layer 12 side, Z in the region functioning as the diaphragm 124 of the second layer 12. When viewed from the direction, it is formed inside the strain gauge 125 for high pressure detection and outside the stopper portion 131_2 of the second third layer 13_2.

また、第２層１２側からｊ（１＜ｊ＜ｎ）番目の第３層１３＿ｊに対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿ｊは、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、Ｚ方向から見て、（ｊ＋１）番目の第３層１３＿（ｊ＋１）のひずみゲージ１２６＿（ｊ＋１）の内側、且つ（ｊ−１）番目の第３層１３＿（ｊ−１）のストッパ部１３１＿（ｊ−１）の外側に形成されている。 Further, the pressure detection strain gauge 126_j corresponding to the j (1 <j <n) th third layer 13_j from the second layer 12 side is viewed from the Z direction in the region functioning as the diaphragm 124 of the second layer 12. Then, inside the strain gauge 126_ (j + 1) of the (j + 1) th third layer 13_ (j + 1), and the stopper portion 131_ (j-1) of the (j-1) th third layer 13_ (j-1). It is formed on the outside of.

例えば、図４Ａ，４Ｂに示されるように、第２層１２側から２番目の第３層１３＿３に対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿２は、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、Ｚ方向から見て、３番目の第３層１３＿３に対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３の内側、且つ第３層１３＿１のストッパ部１３１＿１の外側に形成されている。 For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the pressure detection strain gauge 126_2 corresponding to the third layer 13_3, which is the second from the second layer 12 side, Z in the region functioning as the diaphragm 124 of the second layer 12. When viewed from the direction, it is formed inside the pressure detection strain gauge 126_3 corresponding to the third layer 13___ and outside the stopper portion 131_1 of the third layer 13_1.

また、第２層１２側から１番目の第３層１３＿１に対応する低圧検出用ひずみゲージ１２６＿１は、第２層１２のダイアフラムとして機能する領域１２４において、Ｚ方向から見て、２番目の第３層１３＿２に対応する中圧検出用ひずみゲージ１２６＿２よりも内側に形成されている。 Further, the low pressure detection strain gauge 126_1 corresponding to the first third layer 13_1 from the second layer 12 side is the second third in the region 124 functioning as the diaphragm of the second layer 12 when viewed from the Z direction. It is formed inside the strain gauge 126_2 for medium pressure detection corresponding to the layer 13_2.

（２）圧力センサチップ１Ａの動作
上述した構造を有する圧力センサチップ１Ａは、以下のように動作する。
例えば、圧力センサチップ１Ａの部屋１３２内の圧力よりも大きい圧力が圧力導入路１１１から導入された場合、ダイアフラム１２４が＋Ｚ方向（第３層１３＿１側）に変位する。ダイアフラム１２４が変位し、第３層１３＿１のストッパ部１３１＿１に着床するまでの間は、ダイアフラム１２４に生じた応力が低圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿１を構成する抵抗Ｒ２１＿１〜２４＿１に加わることにより、抵抗Ｒ２１＿１〜２４＿１の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ１０＿１の端子Ｐｂ＿１，Ｐｄ＿２から電気信号として出力されることにより、低圧側の圧力を計測することができる。 (2) Operation of the pressure sensor chip 1A The pressure sensor chip 1A having the above-mentioned structure operates as follows.
For example, when a pressure larger than the pressure in the chamber 132 of the pressure sensor chip 1A is introduced from the pressure introduction path 111, the diaphragm 124 is displaced in the + Z direction (third layer 13_1 side). Until the diaphragm 124 is displaced and landed on the stopper portion 131_1 of the third layer 13_1, the stress generated in the diaphragm 124 is applied to the resistors R21_1 to 24_1 constituting the low voltage detection bridge circuit B10_1, so that the resistor R21_1 The resistance value of ~ 24_1 changes. By outputting this change in resistance value as an electric signal from the terminals Pb_1 and Pd_2 of the bridge circuit B10_1, the pressure on the low voltage side can be measured.

また、圧力導入路１１１からダイアフラム１２４に印加される圧力が増加すると、その圧力に応じてダイアフラム１２４の＋Ｚ方向の変位量が大きくなり、ダイアフラム１２４は、ストッパ部１３１＿１に着床する。これにより、ダイアフラム１２４の変位が制限され、ダイアフラム１２４の破壊が防止される。 Further, when the pressure applied to the diaphragm 124 from the pressure introduction path 111 increases, the displacement amount of the diaphragm 124 in the + Z direction increases according to the pressure, and the diaphragm 124 lands on the stopper portion 131_1. As a result, the displacement of the diaphragm 124 is limited, and the destruction of the diaphragm 124 is prevented.

ダイアフラム１２４の着床後、ダイアフラム１２４に印加される圧力が更に増加した場合、ダイアフラム１２４を介して第３層１３＿１に圧力が加わる。これにより、第３層１３＿１が＋Ｚ方向に変位する。この第３層１３＿１の変位によって、ダイアフラム１２４の第３層１３＿１と接合されている領域に応力が生じる。この応力が中圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿２を構成する抵抗Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２に加わることによって、抵抗Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ２０＿２の端子Ｐｂ＿２，Ｐｄ＿２から電気信号として出力されることにより、より高圧側の圧力を検出することができる。 If the pressure applied to the diaphragm 124 is further increased after the diaphragm 124 has landed, the pressure is applied to the third layer 13_1 via the diaphragm 124. As a result, the third layer 13_1 is displaced in the + Z direction. The displacement of the third layer 13_1 causes stress in the region of the diaphragm 124 that is joined to the third layer 13_1. When this stress is applied to the resistors R21_2 to R24_2 constituting the medium pressure detection bridge circuit B10_2, the resistance value of the resistors R21_2 to R24_2 changes. By outputting this change in resistance value as an electric signal from the terminals Pb_2 and Pd_2 of the bridge circuit B20_2, the pressure on the higher voltage side can be detected.

また、ダイアフラム１２４に印加される圧力が増加し、第３層１３＿１がその上層の第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２に着床すると、ダイアフラム１２４および第３層１３＿１を介して第３層１３＿２に圧力が加わる。これにより、第３層１３＿２が＋Ｚ方向に変位し、ダイアフラム１２４の第３層１３＿１と接合されている領域に応力が生じる。この応力が中圧検出用ひずみゲージ１２６＿３を構成する抵抗Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３に加わることによって、抵抗Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３の抵抗値が変化し、その抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ２０＿３の端子Ｐｆ＿３，Ｐｈ＿３から電気信号として出力されることにより、更に高圧側の圧力を検出することができる。 Further, when the pressure applied to the diaphragm 124 increases and the third layer 13_1 lands on the stopper portion 131_2 of the third layer 13_2 above the diaphragm 124, the pressure is applied to the third layer 13_2 via the diaphragm 124 and the third layer 13_1. Is added. As a result, the third layer 13_2 is displaced in the + Z direction, and stress is generated in the region of the diaphragm 124 joined to the third layer 13_1. When this stress is applied to the resistors R21_3 to R24_3 constituting the strain gauge 126_3 for medium pressure detection, the resistance values of the resistors R21_3 to R24_3 change, and the change in the resistance value is an electric signal from the terminals Pf_3 and Ph_3 of the bridge circuit B20_3. By outputting as, the pressure on the high pressure side can be further detected.

更にダイアフラム１２４に印加される圧力が増加し、第３層１３＿２がその上層の第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３に着床すると、ダイアフラム１２４、第３層１３＿１、および第３層１３＿２を介して第３層１３＿３に圧力が加わる。これにより、第３層１３＿３が＋Ｚ方向に変位し、ダイアフラム１２４の第３層１３＿１と接合されている領域に応力が生じる。この応力が高圧検出用ひずみゲージ１２５を構成する抵抗Ｒ１１〜１４に加わることによって、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値が変化し、その抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ２０の端子Ｐｆ，Ｐｈから電気信号として出力されることにより、更に高圧側の圧力を検出することができる。 Further, when the pressure applied to the diaphragm 124 increases and the third layer 13_2 lands on the stopper portion 131_3 of the third layer 13_3 above the diaphragm 124, the third layer 13_2 is passed through the diaphragm 124, the third layer 13_1, and the third layer 13_2. Pressure is applied to the three layers 13_3. As a result, the third layer 13_3 is displaced in the + Z direction, and stress is generated in the region of the diaphragm 124 joined to the third layer 13_1. When this stress is applied to the resistors R11 to 14 constituting the strain gauge 125 for high voltage detection, the resistance value of the resistors R11 to R14 changes, and the change in the resistance value is used as an electric signal from the terminals Pf and Ph of the bridge circuit B20. By being output, the pressure on the high pressure side can be further detected.

（３）圧力センサチップ１Ａの製造方法
次に、圧力センサチップ１Ａの製造方法について説明する。
図６Ａ〜６Ｉは、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。ここでは、ｎ＝３とした場合の圧力センサチップ１Ａの製造方法について悦明する。 (3) Manufacturing Method of Pressure Sensor Chip 1A Next, a manufacturing method of the pressure sensor chip 1A will be described.
6A to 6I are diagrams showing a chip manufacturing process in the method for manufacturing the pressure sensor chip 1A according to the second embodiment. Here, I am pleased about the manufacturing method of the pressure sensor chip 1A when n = 3.

先ず、図６Ａに示すように、例えばシリコンから成る３つの基板２０３＿１〜２０３＿３に、ストッパ部１３１＿１〜１３１＿３を夫々形成する（ステップＳ０１）。具体的には、公知の半導体製造技術、例えばよく知られた、光の透過率を変化させたグレースケールマスクを用いたフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術（例えば、特開２００５−６９７３６号参照）によって、基板２０３＿１〜２０３＿３を選択的に除去することにより、基板２０３＿１〜２０３＿３の対向する２つの主面の一方に曲面を有するストッパ部１３１＿１〜１３１＿３を夫々形成する。 First, as shown in FIG. 6A, stopper portions 131_1 to 131_3 are formed on three substrates 203_1 to 203_3 made of, for example, silicon, respectively (step S01). Specifically, by a known semiconductor manufacturing technique, for example, a well-known photolithography technique using a grayscale mask with varying light transmission and a dry etching technique (see, for example, JP-A-2005-69736). By selectively removing the substrates 203_1 to 203_3, stopper portions 131_1 to 131_3 having a curved surface on one of the two opposing main surfaces of the substrates 203_1 to 203_3 are formed.

このとき、最下層の基板２０３＿１の一方の主面には、ストッパ部１３１＿１に加えて、端子Ｐａ＿１〜Ｐｄ＿１，Ｐａ＿２〜Ｐｄ＿２，Ｐａ＿３〜Ｐｄ＿３，Ｐｅ〜Ｐｈを構成する複数の電極パッド１２９に対応する複数の孔２０３Ｃも形成する。 At this time, on one main surface of the lowermost substrate 203_1, in addition to the stopper portion 131_1, a plurality of electrode pads 129 constituting terminals Pa_1 to Pd_1, Pa_2 to Pd_2, Pa_3 to Pd_3, and Pe to Ph correspond to each other. A plurality of holes 203C are also formed.

次に、図６Ｂに示すように、ステップＳ０１で加工した３つの基板２０３＿１〜２０３＿３を互いに接合する（ステップＳ０２）。具体的には、先ず、公知の基板接合技術により、基板２０３＿３のストッパ部１３１＿３が形成されている主面を、基板２０３＿２のストッパ部１３１＿３が形成されている主面の反対側の主面に接合する。次に、公知の基板接合技術により、基板２０３＿２のストッパ部１３１＿２が形成されている主面を、基板２０３＿１のストッパ部１３１＿１が形成されている主面の反対側の主面に接合する。 Next, as shown in FIG. 6B, the three substrates 203_1 to 203_3 processed in step S01 are joined to each other (step S02). Specifically, first, the main surface on which the stopper portion 131_3 of the substrate 203_3 is formed is joined to the main surface on the opposite side of the main surface on which the stopper portion 131_3 of the substrate 203_2 is formed by a known substrate bonding technique. To do. Next, by a known substrate bonding technique, the main surface on which the stopper portion 131_2 of the substrate 203_2 is formed is bonded to the main surface on the opposite side of the main surface on which the stopper portion 131_1 of the substrate 203_1 is formed.

次に、図６Ｃに示すように、基板２０３＿１〜２０３＿３とは別の基板２０２に、低圧検出用ひずみゲージ１２５としての抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４と、高圧検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３としてのＲ２１＿１〜Ｒ２４＿１，Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２，Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３を夫々形成する（ステップＳ０３）。 Next, as shown in FIG. 6C, resistors R11 to R14 as strain gauges for low pressure detection 125 and R21_1 to R24_1 as strain gauges for high pressure detection 126_1 to 126___ are mounted on a substrate 202 different from the substrates 203_1 to 203_3. R21_2 to R24_2 and R21_3 to R24_3 are formed, respectively (step S03).

ここで、基板２０２は、例えば、シリコン基板層Ｌ１と、シリコン基板層Ｌ１上に形成された埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ（Ｂｕｒｉｅｄ Ｏｘｉｄｅ）層）Ｌ２と、ＢＯＸ層Ｌ２上に形成されたシリコン層Ｌ３（１２１）から成るＳＯＩ基板である。 Here, the substrate 202 is, for example, a silicon substrate layer L1, an embedded oxide film layer (BOX (Buried Oxide) layer) L2 formed on the silicon substrate layer L1, and a silicon layer L3 formed on the BOX layer L2. It is an SOI substrate made of (121).

ステップＳ０３では、例えば、よく知られたイオン注入技術によってＳＯＩ基板である基板２０２のシリコン層Ｌ３に不純物をドーピングすることにより、低圧検出用ひずみゲージ１２５の抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４としての拡散抵抗と、高圧検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３のＲ２１＿１〜Ｒ２４＿１，Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２，Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３としての拡散抵抗とを夫々形成し、同じ方法でゲージを繋ぐリード配線パターンを拡散抵抗で其々形成する。 In step S03, for example, by doping the silicon layer L3 of the substrate 202, which is an SOI substrate, with an impurity by a well-known ion implantation technique, the diffusion resistance as the resistors R11 to R14 of the low pressure detection strain gauge 125 and the high pressure Diffusion resistors as R21_1 to R24_1 and R21_2 to R24_2 and R21_3 to R24_3 of the detection strain gauges 126_1 to 126_3 are formed, respectively, and lead wiring patterns connecting the gauges are formed by the diffusion resistors in the same manner.

次に、図６Ｄに示すように、基板２０２の活性層１２１上に絶縁層１２２としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）を形成し、その絶縁層１２２上に、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１＿１〜Ｒ２４＿１、Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２、Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３、及びリード配線パターンによって夫々構成されるブリッジ回路Ｂ１０，Ｂ２０＿１〜Ｂ２０＿３の各ノードに接続される金属配線パターンと、それらの金属配線パターンに接続される端子Ｐａ〜Ｐｄ，Ｐｅ＿１〜Ｐｈ＿１，Ｐｅ＿２〜Ｐｈ＿２，Ｐｅ＿３〜Ｐｈ＿３としての複数の電極パッド１２９を夫々形成する（ステップＳ０４）。 Next, as shown in FIG. 6D, a silicon oxide film (SiO 2 ) as an insulating layer 122 is formed on the active layer 121 of the substrate 202, and the resistors R11 to R14, R21_1 to R24_1, are formed on the insulating layer 122. Metal wiring patterns connected to each node of the bridge circuits B10, B20_1 to B20_3 configured by R21_2 to R24_2, R21_3 to R24_3, and lead wiring patterns, and terminals Pa to Pd connected to those metal wiring patterns. A plurality of electrode pads 129 as Pe_1 to Ph_1, Pe_2 to Ph_2, and Pe_3 to Ph_3 are formed, respectively (step S04).

次に、図６Ｅに示すように、ステップＳ０２で接合した３つの基板２０３＿１〜２０３＿３と、ステップＳ０４で加工した基板２０２とを接合する（ステップＳ０５）。具体的には、公知の基板接合技術により、基板２０３＿１のストッパ部１３１＿１が形成された主面と、基板２０２の絶縁層１２２とを接合する。 Next, as shown in FIG. 6E, the three substrates 203_1 to 203_3 joined in step S02 and the substrate 202 processed in step S04 are joined (step S05). Specifically, the main surface on which the stopper portion 131_1 of the substrate 203_1 is formed is bonded to the insulating layer 122 of the substrate 202 by a known substrate bonding technique.

次に、図６Ｆに示すように、ステップＳ０５で接合した接合基板における基板２０２のシリコン基板層Ｌ１およびＢＯＸ層Ｌ２を夫々除去する（ステップＳ０６）。 Next, as shown in FIG. 6F, the silicon substrate layer L1 and the BOX layer L2 of the substrate 202 in the bonded substrate joined in step S05 are removed, respectively (step S06).

また、図６Ｇに示すように、例えばシリコンから成る基板２０１に、圧力導入路１１１を形成する（ステップＳ０７）。具体的には、公知の半導体製造技術、例えばよく知られたフォトリソグラフィー技術やドライエッチング技術によって、基板２０１を選択的に除去することにより、基板２０１の対向する２つの主面を貫通する、圧力導入孔１１１としての第１孔１１２および第２孔１１３を夫々形成する。このとき、第２孔１１３のエッジ１１３ａは、図６Ｇに示すように、基板２０１の主面と平行な方向（Ｙ方向）から見て円弧状（半円状）に形成されている。これによれば、圧力印加時の発生応力を分散させ、耐圧を向上させることが可能となる。 Further, as shown in FIG. 6G, the pressure introduction path 111 is formed on the substrate 201 made of, for example, silicon (step S07). Specifically, the pressure penetrating the two opposing main surfaces of the substrate 201 by selectively removing the substrate 201 by a known semiconductor manufacturing technique, for example, a well-known photolithography technique or a dry etching technique. The first hole 112 and the second hole 113 as the introduction holes 111 are formed, respectively. At this time, as shown in FIG. 6G, the edge 113a of the second hole 113 is formed in an arc shape (semicircular shape) when viewed from a direction (Y direction) parallel to the main surface of the substrate 201. According to this, it is possible to disperse the stress generated when pressure is applied and improve the withstand voltage.

次に、図６Ｈに示すように、ステップＳ０６で加工した接合基板に、ステップＳ０７で加工した基板２０１を接合する（ステップＳ０８）。具体的には、公知の基板接合技術により、基板２０１と基板２０２の積層方向（Ｚ方向）から見て圧力導入孔１１１とストッパ部１３１とが対面配置された状態で、基板２０２の活性層１２１と基板２０１の孔１１３側の主面とを接合する。 Next, as shown in FIG. 6H, the substrate 201 processed in step S07 is bonded to the bonded substrate processed in step S06 (step S08). Specifically, the active layer 121 of the substrate 202 is in a state where the pressure introduction hole 111 and the stopper portion 131 are arranged facing each other when viewed from the stacking direction (Z direction) of the substrate 201 and the substrate 202 by a known substrate bonding technique. And the main surface of the substrate 201 on the hole 113 side are joined.

その後、図６Ｉに示すように、基板２０１と、基板２０２と、基板２０３とを接合した接合基板をダイシングして複数のチップを切り出し、不要な箇所を除去する（ステップＳ０９）。
以上の工程により、複数の圧力センサチップ１が作製される。
なお、上述の製造方法では、基板２０２とは異なる基板２０１を用いて第１層１１を形成する場合を例示したが、これに限られず、ＳＯＩ基板である基板２０２を利用して第１層１１を形成してもよい。 After that, as shown in FIG. 6I, a plurality of chips are cut out by dicing the bonded substrate in which the substrate 201, the substrate 202, and the substrate 203 are joined, and unnecessary portions are removed (step S09).
By the above steps, a plurality of pressure sensor chips 1 are manufactured.
In the above-mentioned manufacturing method, a case where the first layer 11 is formed by using a substrate 201 different from the substrate 202 has been illustrated, but the present invention is not limited to this, and the first layer 11 is formed by using the substrate 202 which is an SOI substrate. May be formed.

具体的には、ステップＳ０６〜Ｓ０８の代わりに、以下に示すステップＳ０６ａ〜Ｓ０８ａを行えばよい。
例えば、ステップＳ０５の後に、図７Ａに示すように、基板２０２のシリコン基板層Ｌ１に孔１１２を形成する（ステップＳ０６ａ）。具体的には、例えばよく知られたフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術によって、基板２０２のシリコン基板層Ｌ１を選択的に除去することにより、第１孔１１２を形成する。 Specifically, instead of steps S06 to S08, steps S06a to S08a shown below may be performed.
For example, after step S05, as shown in FIG. 7A, a hole 112 is formed in the silicon substrate layer L1 of the substrate 202 (step S06a). Specifically, for example, the first hole 112 is formed by selectively removing the silicon substrate layer L1 of the substrate 202 by a well-known photolithography technique and a dry etching technique.

次に、図７Ｂに示すように、基板２０２のＢＯＸ層Ｌ２を除去する（ステップＳ０７ａ）。具体的には、例えばよく知られたフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術によって、基板２０２の第１孔１１２内のＢＯＸ層Ｌ２を選択的に除去する。 Next, as shown in FIG. 7B, the BOX layer L2 of the substrate 202 is removed (step S07a). Specifically, for example, the BOX layer L2 in the first hole 112 of the substrate 202 is selectively removed by a well-known photolithography technique and dry etching technique.

次に、図７Ｃに示すように、基板２０２の活性層１２１（Ｌ３）に、第２孔１１３を形成する（ステップＳ０８ａ）。具体的には、例えばよく知られたフォトリソグラフィー技術とエッチング技術（例えばウェットエッチング）によって、基板２０２の活性層１２１を選択的に除去することにより、第２孔１１３を形成する。 Next, as shown in FIG. 7C, the second hole 113 is formed in the active layer 121 (L3) of the substrate 202 (step S08a). Specifically, the second hole 113 is formed by selectively removing the active layer 121 of the substrate 202 by, for example, a well-known photolithography technique and an etching technique (for example, wet etching).

以上の工程により、上述したステップＳ０６〜Ｓ０８と同様に、第１層１１、第２層１２、および第３層１３が形成された接合基板を形成することができる。 Through the above steps, a bonded substrate on which the first layer 11, the second layer 12, and the third layer 13 are formed can be formed in the same manner as in steps S06 to S08 described above.

（４）圧力センサチップ１Ａの効果
以上、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａは、１枚のダイアフラム上に積層された複数の第３層１３＿１〜１３＿ｎにおけるストッパ部１３１＿１〜１３１＿ｎの開口面積がダイアフラム１２４から離れる程大きくなるように形成され、且つ各第３層１３＿１〜１３＿ｎに対応する高圧検出用ひずみゲージの抵抗がダイアフラム１２４の同心円上に互いに離間して配置された構造を有している。これにより、実施の形態１に係る圧力センサチップ１Ａよりも測定レンジの広い圧力用マルチレンジセンサを実現することが可能となる。 (4) Effect of Pressure Sensor Chip 1A As described above, in the pressure sensor chip 1A according to the second embodiment, the opening area of the stopper portions 131_1 to 131_n in the plurality of third layers 13_1 to 13_n laminated on one diaphragm is large. It is formed so as to become larger as it is separated from the diaphragm 124, and has a structure in which the resistances of the strain gauges for high pressure detection corresponding to each third layer 13_1 to 13_n are arranged concentrically with each other on the diaphragm 124. .. This makes it possible to realize a pressure multi-range sensor having a wider measurement range than the pressure sensor chip 1A according to the first embodiment.

≪実施の形態３≫
図８Ａ，８Ｂは、本発明の実施の形態３に係る圧力センサチップの構成を示す図である。図８Ａには、実施の形態３に係る圧力センサチップ１Ｂの断面形状が模式的に示され、図８Ｂには、実施の形態３に係る圧力センサチップ１Ｂの平面形状が模式的に示されている。なお、図８Ｂでは、各ひずみゲージを構成する抵抗の配置例が明確になるように、一部の構成要素を省略して図示している。 << Embodiment 3 >>
8A and 8B are diagrams showing the configuration of the pressure sensor chip according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8A schematically shows the cross-sectional shape of the pressure sensor chip 1B according to the third embodiment, and FIG. 8B schematically shows the planar shape of the pressure sensor chip 1B according to the third embodiment. There is. In FIG. 8B, some components are omitted so as to clarify the arrangement example of the resistors constituting each strain gauge.

図８Ａ，８Ｂに示される圧力センサチップ１Ｂは、ストッパ部１３１＿１〜１３１＿ｎを有する第３層１３＿１〜１３＿ｎに対応して設けられる高圧検出用ひずみゲージが、ダイアフラム１２４として機能する第２層１２ではなく、各第３層１３＿１〜１３＿ｎに形成される点において、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａと相違し、それ以外の点では実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａと同様である。 In the pressure sensor chip 1B shown in FIGS. 8A and 8B, the strain gauge for high pressure detection provided corresponding to the third layer 13_1 to 13_n having the stopper portions 131_1 to 131_n is not the second layer 12 which functions as the diaphragm 124. , It is different from the pressure sensor chip 1A according to the second embodiment in that it is formed in each of the third layers 13_1 to 13_n, and is the same as the pressure sensor chip 1A according to the second embodiment in other respects.

なお、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの構成要素のうち、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａと同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。 Among the components of the pressure sensor chip 1A according to the second embodiment, the same components as the pressure sensor chip 1A according to the second embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. ..

（１）圧力センサチップ１Ｂの構成
圧力センサチップ１Ｂにおいて、第３層１３＿１〜１３＿ｎは、絶縁層（例えばシリコン酸化膜）１４を介して積層されている。各第３層１３＿１〜１３＿ｎには、対応する高圧検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿ｎが夫々形成されている。 (1) Configuration of Pressure Sensor Chip 1B In the pressure sensor chip 1B, the third layers 13_1 to 13_n are laminated via an insulating layer (for example, a silicon oxide film) 14. Corresponding high-voltage detection strain gauges 126_1 to 126_n are formed in each of the third layers 13_1 to 13_n, respectively.

具体的には、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿ｎは、第２層１２側からｎ番目の第３層１３＿ｎにおいて、Ｚ方向から見て第３層１３＿ｎのストッパ部１３１＿ｎの外側の領域に形成される。例えば、ｎ＝３としたとき、図８Ａ，８Ｂに示すように、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３は、Ｚ方向から見て、第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３の外側の領域に形成される。 Specifically, the pressure detection strain gauge 126_n is formed in the third layer 13_n, which is the nth from the second layer 12 side, in the region outside the stopper portion 131_n of the third layer 13_n when viewed from the Z direction. For example, when n = 3, as shown in FIGS. 8A and 8B, the pressure detection strain gauge 126_3 is formed in the outer region of the stopper portion 131_3 of the third layer 13_3 when viewed from the Z direction.

また、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿ｊ（１≦ｊ＜ｎ）は、第２層１２側からｊ番目の第３層１３＿ｊにおいて、Ｚ方向から見て、ｊ番目の第３層のストッパ部１３１＿ｊよりも外側、且つ（ｊ＋１）番目の第３層１３１＿（ｊ＋１）の圧力検出用ひずみゲージ１２６＿（ｊ＋１）よりも内側の領域に形成されている。 Further, the pressure detection strain gauge 126_j (1 ≦ j <n) is located in the j-th third layer 13_j from the second layer 12 side, as compared with the j-th third layer stopper portion 131_j when viewed from the Z direction. It is formed in a region on the outer side and inside the pressure detection strain gauge 126_ (j + 1) of the (j + 1) th third layer 131_ (j + 1).

例えば、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿２は、第２層１２側から２番目の第３層１３＿２において、Ｚ方向から見て、２番目の第３層のストッパ部１３１＿２よりも外側、且つ３番目の第３層１３１＿３の圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３よりも内側の領域に形成されている。また、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１は、第２層１２側から１番目の第３層１３＿１において、Ｚ方向から見て、１番目の第３層のストッパ部１３１＿１よりも外側、且つ２番目の第３層１３１＿２の圧力検出用ひずみゲージ１２６＿２よりも内側の領域に形成されている。 For example, the pressure detection strain gauge 126_2 is located on the second third layer 13_2 from the second layer 12 side, outside the stopper portion 131_2 of the second third layer when viewed from the Z direction, and on the third third layer. It is formed in a region inside the strain gauge 126_3 for pressure detection of the three layers 131_3. Further, the pressure detection strain gauge 126_1 is located on the third layer 13_1, which is the first from the second layer 12 side, outside the stopper portion 131_1 of the first third layer when viewed from the Z direction, and is the second third layer. It is formed in a region inside the strain gauge 126_2 for pressure detection of the three layers 131_2.

圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３を構成する抵抗から成る各ブリッジ回路の各ノードは、実施の形態２に係る圧力センサ１Ａと同様に、絶縁層１２２上に形成された端子Ｐａ＿１〜Ｐｄ＿１，Ｐａ＿２〜Ｐｄ＿２，Ｐａ＿３〜Ｐｄ＿３としての電極パッドに夫々接続されている。例えば、各第３層１３＿１〜１３＿３に形成された拡散抵抗から成る配線によって、各絶縁層１４上に形成された電極１２９に夫々接続されている。 Each node of each bridge circuit composed of resistors constituting the pressure detection strain gauges 126_1 to 126_3 has terminals Pa_1 to Pd_1 and Pa_2 formed on the insulating layer 122, similarly to the pressure sensor 1A according to the second embodiment. They are connected to the electrode pads as Pd_2, Pa_3 to Pd_3, respectively. For example, it is connected to each of the electrodes 129 formed on each insulating layer 14 by a wiring made of diffusion resistors formed in each third layer 13_1 to 13_3.

一方、第１ひずみゲージとしての圧力検出用ひずみゲージ１２７は、Ｚ方向から見て、１番目の第３層１３＿１の圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１よりも内側の領域に形成されている。なお、圧力検出用ひずみゲージ１２７を構成する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４は、上述した高圧検出用ひずみゲージ１２５と同様のブリッジ回路を構成している。 On the other hand, the pressure detection strain gauge 127 as the first strain gauge is formed in a region inside the pressure detection strain gauge 126_1 of the first third layer 13_1 when viewed from the Z direction. The resistors R11 to R14 constituting the pressure detection strain gauge 127 constitute a bridge circuit similar to the high pressure detection strain gauge 125 described above.

上記の構造を有する圧力センサチップ１Ｂによれば、圧力導入路１１１からダイアフラム１２４に圧力が加えられた場合に、ダイアフラム１２４が第３層１３＿１のストッパ部１３１＿１に着床するまでは、圧力検出用ひずみゲージ１２７によって圧力を検出し、ダイアフラム１２４が第３層１３＿１のストッパ部１３１＿１に着床後、第３層１３＿１が第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２に着床するまでは、第３層１３＿１に形成された圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１によって圧力を検出する。圧力導入路１１１からダイアフラム１２４に加えられる圧力が更に増加した場合には、第３層１３＿１が第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２に着床後、第３層１３＿２が第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３に着床するまでは、第３層１３＿２に形成された圧力検出用ひずみゲージ１２６＿２によって圧力を検出する。更に、第３層１３＿２が第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３に着床後、第３層１３＿３が変位した場合には、第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３に形成された圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３によって圧力を検出する。 According to the pressure sensor chip 1B having the above structure, when pressure is applied to the diaphragm 124 from the pressure introduction path 111, the pressure is detected until the diaphragm 124 lands on the stopper portion 131_1 of the third layer 13_1. After the pressure is detected by the strain gauge 127 and the diaphragm 124 lands on the stopper portion 131_1 of the third layer 13_1, the third layer 13_1 stays on the third layer 13_1 until the third layer 13_1 lands on the stopper portion 131_2 of the third layer 13_2. The pressure is detected by the formed pressure detection strain gauge 126_1. When the pressure applied to the diaphragm 124 from the pressure introduction path 111 is further increased, after the third layer 13_1 has landed on the stopper portion 131_2 of the third layer 13_2, the third layer 13_2 is the stopper portion 131_3 of the third layer 13_3. The pressure is detected by the pressure detection strain gauge 126_2 formed in the third layer 13_2 until the floor is landed on the floor. Further, when the third layer 13_3 is displaced after the third layer 13_2 has landed on the stopper portion 131_3 of the third layer 13_3, the pressure detection strain gauge 126_3 formed on the stopper portion 131_3 of the third layer 13_3 is used. Detect pressure.

（２）圧力センサチップ１Ｂの効果
以上、実施の形態３に係る圧力センサチップ１Ｂによれば、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａと同様に、より測定レンジの広い圧力用マルチレンジセンサを実現することが可能となる。 (2) Effect of Pressure Sensor Chip 1B As described above, according to the pressure sensor chip 1B according to the third embodiment, a pressure multi-range sensor having a wider measurement range can be provided as in the pressure sensor chip 1A according to the second embodiment. It will be possible to realize it.

≪実施の形態４≫
図９Ａ，９Ｂは、本発明の実施の形態４に係る圧力センサチップの構成を示す図である。図９Ａには、実施の形態４に係る圧力センサチップ２の断面形状が模式的に示され、図９Ｂには、実施の形態４に係る圧力センサチップ２の平面形状が模式的に示されている。 << Embodiment 4 >>
9A and 9B are diagrams showing the configuration of the pressure sensor chip according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 9A schematically shows the cross-sectional shape of the pressure sensor chip 2 according to the fourth embodiment, and FIG. 9B schematically shows the planar shape of the pressure sensor chip 2 according to the fourth embodiment. There is.

図９Ａ，９Ｂに示される圧力センサチップ２は、低差圧と高差圧を測定可能な差圧／静圧センサチップである。 The pressure sensor chip 2 shown in FIGS. 9A and 9B is a differential pressure / static pressure sensor chip capable of measuring low differential pressure and high differential pressure.

圧力センサチップ２は、低差圧検出用ひずみゲージおよび高圧検出用ひずみゲージが夫々形成された低圧検出用ダイアフラムおよび高圧検出用ダイアフラムが平面方向に並んで形成されるとともに、夫々のダイアフラムの直上に形成された２つの部屋を連通路によって互いに空間的に連結した構造のダイアフラム並列配置型の差圧センサチップである。 In the pressure sensor chip 2, the low pressure detection diaphragm and the high pressure detection diaphragm on which the low differential pressure detection strain gauge and the high pressure detection strain gauge are formed are formed side by side in the plane direction, and directly above the respective diaphragms. It is a diaphragm parallel arrangement type differential pressure sensor chip having a structure in which two formed chambers are spatially connected to each other by a continuous passage.

なお、実施の形態１に係る圧力センサ１と同様の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 The same components as those of the pressure sensor 1 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

（１）圧力センサチップ２
具体的に、圧力センサチップ２は、圧力導入するための第１層１１、ダイアフラムとして機能する第２層１２、ダイアフラムの一方向への変形を制限する第３層１３とが積層された構造を有している。 (1) Pressure sensor chip 2
Specifically, the pressure sensor chip 2 has a structure in which a first layer 11 for introducing pressure, a second layer 12 that functions as a diaphragm, and a third layer 13 that limits deformation of the diaphragm in one direction are laminated. Have.

第１層１１には、圧力センサチップ１と同様の圧力導入路１１１が２つ形成されている。ここで、一方の圧力導入路を高圧検出用の「圧力導入路１１１Ａ」と表記し、他方の圧力導入路を低圧検出用の「圧力導入路１１１Ｂ」と表記する。また、圧力導入路１１１Ａを構成する孔を、夫々「第１孔１１２Ａ」および「第２孔１１３Ａ」と表記し、圧力導入路１１１Ｂを構成する孔を、夫々、「第１孔１１２Ｂ」および「第２孔１１３Ｂ」と表記する。 Two pressure introduction paths 111 similar to the pressure sensor chip 1 are formed in the first layer 11. Here, one pressure introduction path is referred to as "pressure introduction path 111A" for high pressure detection, and the other pressure introduction path is referred to as "pressure introduction path 111B" for low pressure detection. Further, the holes forming the pressure introduction path 111A are referred to as "first hole 112A" and "second hole 113A", respectively, and the holes forming the pressure introduction path 111B are referred to as "first hole 112B" and "first hole 112B", respectively. It is described as "second hole 113B".

第２層１２は、第１層１１の主面１１ｂ上に少なくとも圧力導入路１１１Ａ，１１１Ｂを覆って形成されている。第２層１２のうち、圧力導入路１１１Ａ（第２孔１１３Ａ）を覆う領域は、ダイアフラム１２４Ａとして機能し、圧力導入路１１１Ｂ（第２孔１１３Ｂ）を覆う領域は、ダイアフラム１２４Ｂとして機能する。 The second layer 12 is formed on the main surface 11b of the first layer 11 so as to cover at least the pressure introduction paths 111A and 111B. In the second layer 12, the region covering the pressure introduction path 111A (second hole 113A) functions as the diaphragm 124A, and the region covering the pressure introduction path 111B (second hole 113B) functions as the diaphragm 124B.

第２層１２は、圧力センサチップ１と同様に、第１層１１の主面１１ｂ上に形成された活性層１２１と、当該活性層１２１上に形成された絶縁層（例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2））１２２とから構成されている。活性層１２１のうちダイアフラム１２４Ａとして機能する領域には、ダイアフラム１２４Ａに加わった圧力を検出する感圧素子としての低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａおよび高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａが形成されている。また、活性層１２１のうちダイアフラム１２４Ｂとして機能する領域には、ダイアフラム１２４Ｂに加わった圧力を検出する感圧素子としての低圧検出用ひずみゲージ１２６Ｂおよび高圧検出用ひずみゲージ１２５Ｂが形成されている。 Similar to the pressure sensor chip 1, the second layer 12 has an active layer 121 formed on the main surface 11b of the first layer 11 and an insulating layer (for example, silicon oxide (SiO)) formed on the active layer 121. 2 )) It is composed of 122. In the region of the active layer 121 that functions as the diaphragm 124A, a low pressure detection strain gauge 126A and a high pressure detection strain gauge 125A are formed as pressure sensitive elements for detecting the pressure applied to the diaphragm 124A. Further, in the region of the active layer 121 that functions as the diaphragm 124B, a low pressure detection strain gauge 126B and a high pressure detection strain gauge 125B are formed as pressure sensitive elements for detecting the pressure applied to the diaphragm 124B.

低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂおよび高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂの詳細については後述する。 Details of the strain gauges 126A and 126B for low pressure detection and the strain gauges 125A and 125B for high pressure detection will be described later.

第３層１３は、主面１３ａを有し、その主面１３ａが第２層１２の絶縁層１２２上に接合されている。第３層１３の主面１３ａには、圧力センサチップ１と同様の構造のストッパ部１３１が２つ形成されている。２つのストッパ部１３１のうち、ダイアフラム１２４Ａを介して圧力導入路１１１Ａと対面して形成されたストッパ部１３１を「ストッパ部１３１Ａ」と表記し、ダイアフラム１２４Ｂを介して圧力導入路１１１Ｂと対面して形成されたストッパ部１３１を「ストッパ部１３１Ｂ」と表記する。また、ストッパ部１３１Ａとダイアフラム１２４Ａとの間の空間を「部屋１３２Ａ」と表記し、ストッパ部１３１Ｂとダイアフラム１２４Ｂとの間の空間を「部屋１３２Ｂ」と表記する。 The third layer 13 has a main surface 13a, and the main surface 13a is joined on the insulating layer 122 of the second layer 12. Two stoppers 131 having the same structure as the pressure sensor chip 1 are formed on the main surface 13a of the third layer 13. Of the two stopper portions 131, the stopper portion 131 formed so as to face the pressure introduction path 111A via the diaphragm 124A is referred to as "stopper portion 131A" and faces the pressure introduction path 111B via the diaphragm 124B. The formed stopper portion 131 is referred to as "stopper portion 131B". Further, the space between the stopper portion 131A and the diaphragm 124A is referred to as "room 132A", and the space between the stopper portion 131B and the diaphragm 124B is referred to as "room 132B".

第３層１３には、部屋１３２Ａと部屋１３２Ｂとを連通する連通路１３３が形成されている。換言すれば、部屋１３２Ａと部屋１３２Ｂとは、連通路１３３を通して空間的に連結されている。 In the third layer 13, a connected passage 133 that connects the room 132A and the room 132B is formed. In other words, the room 132A and the room 132B are spatially connected through the communication passage 133.

連通路１３３は、第３層１３の主面１３ａにおいてストッパ部１３１＿１とストッパ部１３１＿２との間に形成された溝と、その溝を覆う第２層１２の一方の主面とによって構成されている。 The communication passage 133 is composed of a groove formed between the stopper portion 131_1 and the stopper portion 131_2 on the main surface 13a of the third layer 13, and one main surface of the second layer 12 covering the groove. ..

部屋１３２Ａ，１３２Ｂと連通路１３３は、圧力伝達物質１５によって満たされている。圧力伝達物質１５は、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの一方に加わった圧力を、連通路１３３を介してダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの他方に伝達するための物質である。圧力伝達物質１５としては、シリコーンオイルやフッ素オイル等を例示することができる。 The chambers 132A, 132B and the communication passage 133 are filled with the pressure transmitter 15. The pressure transmitter 15 is a substance for transmitting the pressure applied to one of the diaphragms 124A and 124B to the other of the diaphragms 124A and 124B via the communication passage 133. Examples of the pressure transmitter 15 include silicone oil and fluorine oil.

具体的には、図９Ａに示すように、第３層１３の一つの主面に開口部を有し、連通路１３３に連通する連通路１３５を形成する。そして、連通路１３５から圧力伝達物質（オイル）１５を導入し、連通路１３５を封止部材１３６によって封止することにより、部屋１３２Ａ，１３２Ｂと連通路１３３を圧力伝達物質１５によって満たすことができる。 Specifically, as shown in FIG. 9A, a communication passage 135 having an opening in one main surface of the third layer 13 and communicating with the communication passage 133 is formed. Then, by introducing the pressure transmitter (oil) 15 from the communication passage 135 and sealing the communication passage 135 with the sealing member 136, the chambers 132A and 132B and the communication passage 133 can be filled with the pressure transmission material 15. ..

ここで、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂおよび高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂについて詳細に説明する。 Here, the strain gauges 126A and 126B for low pressure detection and the strain gauges 125A and 125B for high pressure detection will be described in detail.

高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａは、第２層１２のダイアフラム１２４Ａとして機能する領域において、Ｚ方向から見て、ストッパ部１３１Ａよりも外側の領域に形成されている。例えば、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａは、第２層１２のダイアフラム１２４Ａとして機能する領域において、Ｚ方向から見て圧力導入路１１１Ａの周縁部、すなわち第２孔１１３Ａのエッジ１１３Ａａに形成されている。 The high-pressure detection strain gauge 125A is formed in a region outside the stopper portion 131A when viewed from the Z direction in a region functioning as the diaphragm 124A of the second layer 12. For example, the strain gauge 125A for high pressure detection is formed in the peripheral portion of the pressure introduction path 111A when viewed from the Z direction, that is, the edge 113Aa of the second hole 113A in the region functioning as the diaphragm 124A of the second layer 12.

高圧検出用ひずみゲージ１２５Ｂは、第２層１２のダイアフラム１２４Ｂとして機能する領域において、Ｚ方向から見て、ストッパ部１３１Ｂよりも外側の領域に形成されている。例えば、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ｂは、第２層１２のダイアフラム１２４Ｂとして機能する領域において、Ｚ方向から見て圧力導入路１１１Ｂの周縁部、すなわち第２孔１１３Ｂのエッジ１１３Ｂａに形成されている。 The high-pressure detection strain gauge 125B is formed in a region outside the stopper portion 131B when viewed from the Z direction in a region functioning as the diaphragm 124B of the second layer 12. For example, the high pressure detection strain gauge 125B is formed at the peripheral edge of the pressure introduction path 111B when viewed from the Z direction, that is, at the edge 113Ba of the second hole 113B in the region functioning as the diaphragm 124B of the second layer 12.

一方、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａは、第２層１２のダイアフラム１２４Ａとして機能する領域において、Ｚ方向から見て、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａよりも内側の領域に形成される。例えば、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａは、第２層１２のダイアフラム１２４Ａとして機能する領域において、Ｚ方向から見てストッパ部１３１Ａの周縁部、すなわちストッパ部１３１Ａａに形成されている。 On the other hand, the low pressure detection strain gauge 126A is formed in a region inside the high pressure detection strain gauge 125A when viewed from the Z direction in the region functioning as the diaphragm 124A of the second layer 12. For example, the low pressure detection strain gauge 126A is formed on the peripheral portion of the stopper portion 131A, that is, the stopper portion 131Aa when viewed from the Z direction in the region functioning as the diaphragm 124A of the second layer 12.

低圧検出用ひずみゲージ１２６Ｂは、第２層１２のダイアフラム１２４Ｂとして機能する領域において、Ｚ方向から見て、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ｂよりも内側の領域に形成される。例えば、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ｂは、第２層１２のダイアフラム１２４Ｂとして機能する領域において、Ｚ方向から見てストッパ部１３１Ｂの周縁部、すなわちストッパ部１３１Ｂａに形成されている。 The low pressure detection strain gauge 126B is formed in a region inside the high pressure detection strain gauge 125B when viewed from the Z direction in a region functioning as the diaphragm 124B of the second layer 12. For example, the low pressure detection strain gauge 126B is formed on the peripheral edge of the stopper portion 131B, that is, the stopper portion 131Ba when viewed from the Z direction in the region functioning as the diaphragm 124B of the second layer 12.

図９Ａ，９Ｂに示されるように、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａは、抵抗Ｒ１１，Ｒ１４を含み、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ｂは、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３を含む。また、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａは、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４を含み、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ｂは、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４を含む。抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４，Ｒ３１〜Ｒ３４は、例えば、活性層１２１の絶縁層１２２側に形成された拡散抵抗である。 As shown in FIGS. 9A and 9B, the low pressure detection strain gauge 126A includes resistors R11 and R14, and the low pressure detection strain gauge 126B includes resistors R12 and R13. Further, the strain gauge 125A for high pressure detection includes resistors R21 to R24, and the strain gauge 125B for high pressure detection includes resistors R31 to R34. The resistors R11 to R14, R21 to R24, and R31 to R34 are, for example, diffusion resistors formed on the insulating layer 122 side of the active layer 121.

図１０に示されるように、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４，Ｒ３１〜Ｒ３４は、低差圧検出用ブリッジ回路Ｂ１１、高静圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０Ａ、および高静圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０Ｂを夫々構成している。低差圧検出用ブリッジ回路Ｂ１１、高静圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０Ａ、および高静圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０Ｂの各ノードは、配線パターン（図示せず）を介して、絶縁層１２２上に形成された電極パッド１２９に夫々接続されている。各電極パッド１２９は、図１０に示される各ブリッジ回路Ｂ１１，Ｂ２０Ａ，Ｂ２０Ｂの端子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｄａ，Ｄｂ，Ｖ＋，ＧＮＤ，Ｓｕｂ，Ｔｅｍｐ等を夫々構成している。 なお、図１０において、抵抗Ｒｔは温度検出用の素子であり、端子Ｓｕｂは、第２層１２のサブストレートの電位を固定するための端子である。 As shown in FIG. 10, the resistors R11 to R14, R21 to R24, and R31 to R34 include a low differential pressure detection bridge circuit B11, a high static pressure detection bridge circuit B20A, and a high static pressure detection bridge circuit B20B. Each is composed. Each node of the low differential pressure detection bridge circuit B11, the high static pressure detection bridge circuit B20A, and the high static pressure detection bridge circuit B20B is formed on the insulating layer 122 via a wiring pattern (not shown). It is connected to each of the electrode pads 129. Each electrode pad 129 constitutes terminals Pa, Pb, Pc, Pd, Da, Db, V +, GND, Sub, Temp and the like of the bridge circuits B11, B20A and B20B shown in FIG. In FIG. 10, the resistor Rt is an element for temperature detection, and the terminal Sub is a terminal for fixing the potential of the substrate of the second layer 12.

（２）圧力センサチップ２の動作
上述した構造を有する圧力センサチップ２は、以下のように動作する。
例えば、ブリッジ回路Ｂ１１，Ｂ２０Ａ，Ｂ２０Ｂの端子Ｖ＋と端子ＧＮＤとの間に一定の電流を流した状態において、測定対象の流体からダイアフラム１２４Ａとダイアフラム１２４Ｂとに圧力が加えられた場合を考える。 (2) Operation of the pressure sensor chip 2 The pressure sensor chip 2 having the above-mentioned structure operates as follows.
For example, consider a case where pressure is applied to the diaphragm 124A and the diaphragm 124B from the fluid to be measured in a state where a constant current is passed between the terminals V + and the terminal GND of the bridge circuits B11, B20A, and B20B.

この場合、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂを挟んで圧力導入孔１１１Ａ，１１１Ｂに対面配置されている部屋１３２Ａ，１３２Ｂは、連通路１３３によって連通され、且つオイル１５によって満たされていることから、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの一方の変位に伴うオイル１５の体積の変化に応じた圧力が、連通路１３３を介してダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの他方に印加される。 In this case, the chambers 132A and 132B arranged to face the pressure introduction holes 111A and 111B with the diaphragms 124A and 124B interposed therebetween are communicated by the communication passage 133 and filled with the oil 15, so that the diaphragms 124A and 124B A pressure corresponding to the change in the volume of the oil 15 due to the displacement of one of them is applied to the other of the diaphragms 124A and 124B via the communication passage 133.

このとき、例えば、圧力導入路１１１Ａからダイアフラム１２４Ａに印加される圧力が圧力導入路１１１Ｂからダイアフラム１２４Ｂに印加される圧力よりも大きい場合、ダイアフラム１２４Ｂは、上記二つの圧力の差に応じた分だけ、図９Ａの−Ｚ方向（圧力導入路１１１Ｂ）に変位する。一方、ダイアフラム１２４Ａは、上記二つの圧力の差に応じた分だけ、図９Ａの＋Ｚ方向（ストッパ１３１Ａ側）に変位する。 At this time, for example, when the pressure applied from the pressure introduction path 111A to the diaphragm 124A is larger than the pressure applied from the pressure introduction path 111B to the diaphragm 124B, the diaphragm 124B is increased by the amount corresponding to the difference between the two pressures. , Displaces in the −Z direction (pressure introduction path 111B) of FIG. 9A. On the other hand, the diaphragm 124A is displaced in the + Z direction (stopper 131A side) of FIG. 9A by the amount corresponding to the difference between the two pressures.

これらのダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの変位によってダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂに生じた応力がひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂ，１２６Ａ，１２６Ｂに加わることにより、各ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂに加えられた圧力に応じた電気信号がブリッジ回路Ｂ１１，Ｂ２０Ａ，Ｂ２０Ｂの各端子Ｐａ〜Ｐｄ，Ｄａ，Ｄｂから出力される。 The stress generated in the diaphragms 124A and 124B due to the displacement of these diaphragms 124A and 124B is applied to the strain gauges 125A, 125B, 126A and 126B, so that an electric signal corresponding to the pressure applied to the diaphragms 124A and 124B is transmitted to the bridge circuit. It is output from each terminal Pa to Pd, Da, Db of B11, B20A, B20B.

例えば、圧力導入路１１１Ａ，１１１Ｂからダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂに圧力が加えられ、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂがストッパ部１３１Ａ，１３１Ｂに着床するまでは、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの内部に発生した応力による抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値の変化を電圧の変化として端子Ｄａ，Ｄｂから検出することにより、ダイアフラム１２４Ａに加えられた圧力とダイアフラム１２４Ｂに加えられた測定対象の流体の圧力との差（低差圧）を測定することができる。 For example, until pressure is applied to the diaphragms 124A and 124B from the pressure introduction paths 111A and 111B and the diaphragms 124A and 124B land on the stoppers 131A and 131B, the resistances R11 to 1 due to the stress generated inside the diaphragms 124A and 124B. By detecting the change in the resistance value of R14 as the change in voltage from the terminals Da and Db, the difference (low differential pressure) between the pressure applied to the diaphragm 124A and the pressure of the fluid to be measured applied to the diaphragm 124B can be obtained. Can be measured.

また、ダイアフラム１２４Ａがストッパ部１３１Ａに着床した後もダイアフラム１２４Ａに更に大きな圧力が加えられた場合には、第３層１３が＋Ｚ方向に変形する。この第３層１３の変形に伴ってダイアフラム１２４Ａの内部に発生した応力による抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化を電圧の変化として端子Ｐａ，Ｐｂから検出することにより、ダイアフラム１２４Ａに加えられた高圧力（高静圧）を測定することができる。 Further, if a larger pressure is applied to the diaphragm 124A even after the diaphragm 124A has landed on the stopper portion 131A, the third layer 13 is deformed in the + Z direction. The height applied to the diaphragm 124A by detecting the change in the resistance value of the resistors R21 to R24 due to the stress generated inside the diaphragm 124A due to the deformation of the third layer 13 as the change in voltage from the terminals Pa and Pb. Pressure (high static pressure) can be measured.

同様に、ダイアフラム１２４Ｂがストッパ部１３１Ｂに着床した後もダイアフラム１２４Ｂに更に大きな圧力が加えられた場合には、第３層１３が＋Ｚ方向に変形する。この第３層１３の変形に伴ってダイアフラム１２４Ｂの内部に発生した応力による抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４の抵抗値の変化を電圧の変化として端子Ｐｃ，Ｐｄから検出することにより、ダイアフラム１２４Ｂに加えられた高圧力（高静圧）を測定することができる。 Similarly, if a larger pressure is applied to the diaphragm 124B even after the diaphragm 124B has landed on the stopper portion 131B, the third layer 13 is deformed in the + Z direction. The height applied to the diaphragm 124B by detecting the change in the resistance value of the resistors R31 to R34 due to the stress generated inside the diaphragm 124B due to the deformation of the third layer 13 as the change in voltage from the terminals Pc and Pd. Pressure (high static pressure) can be measured.

更に、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの何れか一方がストッパ部１３１Ａ，１３１Ｂに着床した状態において、端子Ｐａ，Ｐｂから検出された抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化に基づく電気信号と、端子Ｐｃ，Ｐｄから検出された抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４の抵抗値の変化に基づく電気信号とから、ダイアフラム１２４Ａに加えられた高圧力（高静圧）とダイアフラム１２４Ｂに加えられた高圧力（高静圧）との差（高差圧）を測定することができる。 Further, when one of the diaphragms 124A and 124B is landed on the stoppers 131A and 131B, an electric signal based on the change in the resistance value of the resistors R21 to R24 detected from the terminals Pa and Pb and the terminals Pc and Pd The difference between the high pressure (high static pressure) applied to the diaphragm 124A and the high pressure (high static pressure) applied to the diaphragm 124B from the electric signal based on the change in the resistance value of the resistors R31 to R34 detected from the above. (High differential pressure) can be measured.

（３）圧力センサチップ２の効果
以上、実施の形態４に係る圧力センサチップ２は、ダイアフラム並列配置型の差圧センサチップにおいて、２つの圧力導入路と２つのストッパ部との間に夫々設けられた２つのダイアフラムにひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂを夫々配置するとともに、そのひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂの外側にひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂを夫々配置した構造を有している。 (3) Effect of Pressure Sensor Chip 2 As described above, the pressure sensor chip 2 according to the fourth embodiment is provided between the two pressure introduction paths and the two stopper portions in the diaphragm parallel arrangement type differential pressure sensor chip. It has a structure in which strain gauges 126A and 126B are arranged on the two diaphragms, and strain gauges 125A and 125B are arranged on the outside of the strain gauges 126A and 126B, respectively.

これにより、圧力センサチップ２は、夫々のダイアフラムがストッパ部に着床するまでの間は、ダイアフラムの内側のひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂによって圧力を検出することによって、夫々の圧力導入路から印加された２つの圧力の差を測定することができる。また、何れか一方のダイアフラムがストッパ部に着床した後は、そのダイアフラムの外側のひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂによって圧力を検出することによって、そのダイアフラムに対向配置された圧力導入路に印加された圧力（高静圧）を測定することができる。このとき、ひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂによって検出された夫々の圧力（高静圧）の差から、高差圧を測定することが可能となる。 As a result, the pressure sensor chip 2 is applied from the respective pressure introduction paths by detecting the pressure with the strain gauges 126A and 126B inside the diaphragms until the respective diaphragms land on the stopper portion. The difference between the two pressures can be measured. Further, after one of the diaphragms has landed on the stopper portion, the pressure is detected by the strain gauges 125A and 125B on the outside of the diaphragm, so that the pressure applied to the pressure introduction path arranged to face the diaphragm. (High static pressure) can be measured. At this time, it is possible to measure the high differential pressure from the difference in pressure (high static pressure) detected by the strain gauges 125A and 125B.

したがって、実施の形態４に係る圧力センサチップ２によれば、差圧の測定レンジをマルチ化した１チップのマルチレンジセンサを実現することができる。 Therefore, according to the pressure sensor chip 2 according to the fourth embodiment, it is possible to realize a one-chip multi-range sensor in which the measurement range of the differential pressure is multi-layered.

また、圧力センサチップ２において、低圧検出用のひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂを一方のダイアフラムにまとめて形成するのではなく、夫々のダイアフラムに分割して形成することにより、部屋１３２Ａ，１３２Ｂおよび連通路１３３に導入されている圧力伝達物質としてのオイルの膨張および収縮によるダイアフラムの変位に伴ってひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂに生じる応力に基づく、圧力の測定誤差を抑えることが可能となる。 Further, in the pressure sensor chip 2, the strain gauges 126A and 126B for low pressure detection are not formed together in one diaphragm, but are formed separately in each diaphragm, whereby the chambers 132A and 132B and the communication passage 133 are formed. It is possible to suppress a pressure measurement error based on the stress generated in the strain gauges 126A and 126B due to the displacement of the diaphragm due to the expansion and contraction of the oil as the pressure transmitting material introduced in.

≪実施の形態５≫
次に、上述した本発明に係る圧力センサチップを適用した圧力発信器の一例を以下に示す。
図１１は、実施の形態４に係る圧力センサチップ２を搭載した圧力発信器の構造を示す図である。
同図に示される圧力発信器１００は、実施の形態４に係るダイアフラム並列配置型のセンサチップを用いた差圧発信器である。 << Embodiment 5 >>
Next, an example of a pressure transmitter to which the pressure sensor chip according to the present invention described above is applied is shown below.
FIG. 11 is a diagram showing a structure of a pressure transmitter equipped with the pressure sensor chip 2 according to the fourth embodiment.
The pressure transmitter 100 shown in the figure is a differential pressure transmitter using the sensor chip of the diaphragm parallel arrangement type according to the fourth embodiment.

圧力発信器１００は、計測対象の流体の差圧を検出するための主な機能部として、実施の形態４に係る圧力センサチップ２、支持基板３、ダイアフラムベース５、および中継基板４を有している。以下、上記機能部について詳細に説明する。 The pressure transmitter 100 has a pressure sensor chip 2, a support substrate 3, a diaphragm base 5, and a relay substrate 4 according to the fourth embodiment as main functional units for detecting the differential pressure of the fluid to be measured. ing. Hereinafter, the above functional unit will be described in detail.

なお、本実施の形態では、圧力発信器１００を構成する全ての機能部のうち、流体の差圧を検出するための主な機能部について詳細に説明し、それ以外の機能部、例えば、圧力センサチップ２によって検出された圧力に応じた電気信号に基づいて各種の信号処理を行う信号処理回路や、信号処理回路による信号処理結果に基づく各種情報を出力する表示装置等の機能部についての詳細な説明および図を省略する。 In the present embodiment, among all the functional parts constituting the pressure transmitter 100, the main functional part for detecting the differential pressure of the fluid will be described in detail, and the other functional parts, for example, the pressure. Details of functional parts such as a signal processing circuit that performs various signal processing based on the electrical signal corresponding to the pressure detected by the sensor chip 2 and a display device that outputs various information based on the signal processing result by the signal processing circuit. Descriptions and figures are omitted.

支持基板３は、ダイアフラムベース５上で圧力センサチップ２を支持するとともに、ダイアフラムベース５と圧力センサチップ２とを絶縁するための基板である。支持基板３は、例えばガラス基板である。 The support substrate 3 is a substrate for supporting the pressure sensor chip 2 on the diaphragm base 5 and insulating the diaphragm base 5 and the pressure sensor chip 2. The support substrate 3 is, for example, a glass substrate.

支持基板３は、主面３ａとその反対側の主面３ｂとを貫通する貫通孔３０＿１，３０＿２が形成されている。貫通孔３０＿１と貫通孔３０＿２とは、主面３ａおよび主面３ｂにおいて平面方向に離間して形成されている。 The support substrate 3 is formed with through holes 30_1 and 30_2 penetrating the main surface 3a and the main surface 3b on the opposite side thereof. The through hole 30_1 and the through hole 30_2 are formed so as to be separated from each other in the plane direction on the main surface 3a and the main surface 3b.

支持基板３は、圧力センサチップ２と接合されている。具体的には、支持基板３の主面３ａに垂直な方向から見て、貫通孔３０＿１と圧力導入路１１１Ａとが重なりを有し、且つ貫通孔３０＿２と圧力導入路１１１Ｂとが重なりを有している状態において、支持基板３の主面３ｂが圧力センサチップ２の主面２０ａに接合されている。 The support substrate 3 is joined to the pressure sensor chip 2. Specifically, when viewed from the direction perpendicular to the main surface 3a of the support substrate 3, the through hole 30_1 and the pressure introduction path 111A have an overlap, and the through hole 30_2 and the pressure introduction path 111B have an overlap. In this state, the main surface 3b of the support substrate 3 is joined to the main surface 20a of the pressure sensor chip 2.

ここで、例えば、圧力センサチップ２がシリコン、支持基板３がガラスである場合には、圧力センサチップ２の主面２０ａと支持基板３の主面３ｂとは陽極接合により接合される。 Here, for example, when the pressure sensor chip 2 is made of silicon and the support substrate 3 is made of glass, the main surface 20a of the pressure sensor chip 2 and the main surface 3b of the support substrate 3 are joined by anode bonding.

ダイアフラムベース５は、圧力センサチップ２を支持するとともに、計測対象の流体の圧力を圧力センサチップ２に導くための金属材料から成る基台である。上記金属材料としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）を例示することができる。 The diaphragm base 5 is a base made of a metal material for supporting the pressure sensor chip 2 and guiding the pressure of the fluid to be measured to the pressure sensor chip 2. As the metal material, stainless steel (SUS) can be exemplified.

図１１に示すように、ダイアフラムベース５は、主面５ａとその反対側の主面５ｂとを有する。ダイアフラムベース５には、主面５ａと主面５ｂとを貫通する２つの貫通孔５１＿１，５１＿２が形成されている。図１に示されるように、貫通孔５１＿１，５１＿２は、主面５ａ側の開口部が主面５ｂ側の開口部よりも開口面積が広く形成されている。 As shown in FIG. 11, the diaphragm base 5 has a main surface 5a and a main surface 5b on the opposite side thereof. The diaphragm base 5 is formed with two through holes 51_1 and 51_2 penetrating the main surface 5a and the main surface 5b. As shown in FIG. 1, the through holes 51_1 and 51_2 are formed so that the opening on the main surface 5a side has a wider opening area than the opening on the main surface 5b side.

貫通孔５１＿１の主面５ａ側の開口部は、計測対象の流体からの圧力を受けるためのダイアフラム５０＿１によって覆われている。同様に、貫通孔５１＿２の主面５ａ側の開口部は、計測対象の流体からの圧力を受けるためのダイアフラム５０＿２によって覆われている。ダイアフラム５０＿１，５０＿２は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）から構成されている。 The opening on the main surface 5a side of the through hole 51_1 is covered with a diaphragm 50_1 for receiving pressure from the fluid to be measured. Similarly, the opening on the main surface 5a side of the through hole 51_2 is covered with a diaphragm 50_2 for receiving pressure from the fluid to be measured. The diaphragms 50_1 and 50_2 are made of, for example, stainless steel (SUS).

以下、ダイアフラム５０＿１，５０＿２によって一方の開口部が覆われた貫通孔５１＿１，５１＿２を「流体圧力導入孔５１＿１，５１＿２」と夫々称する。 Hereinafter, the through holes 51_1, 51_2 in which one opening is covered by the diaphragm 50_1, 50_2 are referred to as "fluid pressure introduction holes 51_1, 51_2", respectively.

図１１に示されるように、ダイアフラムベース５の主面５ｂ側には、支持基板３と接合された圧力センサチップ２が載置されて固定されている。具体的には、支持基板３と接合された圧力センサチップ２は、Ｚ方向から見て、支持基板３の主面３ａに形成された貫通孔３０＿１，３０＿２と流体圧力導入孔１１＿１，１１＿２とが重なりを有する状態において、固定部材６Ｄによってダイアフラムベース５の主面５ｂ上に固定される。 As shown in FIG. 11, a pressure sensor chip 2 joined to the support substrate 3 is placed and fixed on the main surface 5b side of the diaphragm base 5. Specifically, the pressure sensor chip 2 joined to the support substrate 3 has through holes 30_1, 30_2 formed on the main surface 3a of the support substrate 3 and fluid pressure introduction holes 11_1, 11_2 when viewed from the Z direction. In the state of having an overlap, it is fixed on the main surface 5b of the diaphragm base 5 by the fixing member 6D.

ここで、固定部材６Ｂは、例えばエポキシ系の接着剤である。 Here, the fixing member 6B is, for example, an epoxy-based adhesive.

ダイアフラムベース５の主面５ｂの支持基板３（圧力センサチップ２）が接合されている領域以外の領域には、中継基板４が固定されている。中継基板４は、例えばエポキシ系の接着剤から成る固定部材６Ａによってダイアフラムベース５の主面５ｂ上に固定されている。 The relay board 4 is fixed in a region other than the region where the support substrate 3 (pressure sensor chip 2) of the main surface 5b of the diaphragm base 5 is joined. The relay board 4 is fixed on the main surface 5b of the diaphragm base 5 by a fixing member 6A made of, for example, an epoxy-based adhesive.

中継基板４は、上述した圧力センサチップ２に形成された複数の感圧素子２３０＿１，２３０＿２（ピエゾ抵抗素子）によって構成されたブリッジ回路に電力を供給するための外部端子や、上記ブリッジ回路から電気信号を取り出すための外部端子等が形成された回路基板である。 The relay board 4 is an external terminal for supplying electric power to a bridge circuit composed of a plurality of pressure-sensitive elements 230_1, 230_2 (piezo resistance elements) formed on the pressure sensor chip 2 described above, and electricity from the bridge circuit. It is a circuit board on which an external terminal or the like for extracting a signal is formed.

具体的には、図１１に示すように、中継基板４は、その一方の主面に形成された、上記外部出力端子としての複数の電極パッド４０を有している。複数の電極パッド４０は、例えば金（Ａｕ）等の金属材料から成るボンディングワイヤ８によって、圧力センサチップ２の主面２０ｂ上に形成された電極パッド１２９と夫々接続されている。 Specifically, as shown in FIG. 11, the relay board 4 has a plurality of electrode pads 40 as the external output terminals formed on one of the main surfaces thereof. The plurality of electrode pads 40 are each connected to the electrode pads 129 formed on the main surface 20b of the pressure sensor chip 2 by a bonding wire 8 made of a metal material such as gold (Au).

また、中継基板４には、上記電極パッド４０の他に、複数の外部出力ピン（図示せず）が配設されるとともに、各電極パッド４０と各外部出力ピンとを電気的に接続する配線パターン（図示せず）が形成されている。これにより、圧力センサチップ２は、電極パッド１２９、ボンディングワイヤ８、電極パッド４０、上記配線パターン、および上記外部出力ピンを介して、信号処理回路や電源回路等のその他の回路と電気的に接続される。 Further, in addition to the electrode pad 40, a plurality of external output pins (not shown) are arranged on the relay board 4, and a wiring pattern for electrically connecting each electrode pad 40 and each external output pin is provided. (Not shown) is formed. As a result, the pressure sensor chip 2 is electrically connected to other circuits such as a signal processing circuit and a power supply circuit via the electrode pad 129, the bonding wire 8, the electrode pad 40, the wiring pattern, and the external output pin. Will be done.

なお、信号処理回路や電源回路等は、中継基板４に配置されていてもよいし、中継基板４と上記外部出力ピンによって接続される別の回路基板（図示せず）に配置されていてもよい。 The signal processing circuit, power supply circuit, and the like may be arranged on the relay board 4, or may be arranged on another circuit board (not shown) connected to the relay board 4 by the external output pin. Good.

ダイアフラムベース５の流体圧力導入孔５１＿１，５１＿２と圧力センサチップ２の圧力導入孔１１１Ａ，１１１Ｂとは、支持基板３の貫通孔３０＿１，３０＿２を介してによって夫々連通されている。 The fluid pressure introduction holes 51_1 and 51_2 of the diaphragm base 5 and the pressure introduction holes 111A and 111B of the pressure sensor chip 2 are communicated with each other via the through holes 30_1 and 30_2 of the support substrate 3.

ダイアフラムベース５の流体圧力導入孔５１＿１，５１＿２の内部と、支持基板３の貫通孔３０＿１，３０＿２の内部と、圧力センサチップ２の圧力導入孔２１＿１，２１＿２の内部は、圧力伝達物質５３で満たされている。圧力伝達物質５３としては、圧力伝達物質１５と同様に、シリコーンオイルやフッ素オイルを例示することができる。以下、圧力伝達物質５３を「オイル５３」とも称する。 The inside of the fluid pressure introduction holes 51_1, 51_2 of the diaphragm base 5, the inside of the through holes 30_1, 30_2 of the support substrate 3, and the inside of the pressure introduction holes 21_1, 21_2 of the pressure sensor chip 2 are filled with the pressure transmitting material 53. ing. Examples of the pressure transmitter 53 include silicone oil and fluorine oil, as in the case of the pressure transmitter 15. Hereinafter, the pressure transmitter 53 is also referred to as “oil 53”.

オイル５３は、圧力発信器１００の製造工程において、ダイアフラムベース５に形成された流体圧力導入孔５１＿１，５１＿２と連通するオイル導入孔５４＿１，５４＿２から導入される。オイル導入孔５４＿１，５４＿２は、オイル５３が導入された後、金属から成る封止部材（例えば、球状の金属材料）５５＿１，５５＿２によって夫々封止される。 The oil 53 is introduced from the oil introduction holes 54_1, 54_2 that communicate with the fluid pressure introduction holes 51_1, 51_2 formed in the diaphragm base 5 in the manufacturing process of the pressure transmitter 100. After the oil 53 is introduced, the oil introduction holes 54_1, 54_2 are sealed by a sealing member made of metal (for example, a spherical metal material) 55_1, 55_2, respectively.

（４）差圧発信器の動作
上述した構造を有する圧力発信器１００は、以下のように動作する。
例えば、計測対象の流体が流れるパイプラインに圧力発信器１００を実装する場合を考える。この場合、例えば、パイプラインの上流側（高圧側）の流体の圧力をダイアフラム５０＿１で検出し、下流側（低圧側）の流体の圧力をダイアフラム５０＿２で検出するように、圧力発信器１００をパイプラインに実装する。 (4) Operation of differential pressure transmitter The pressure transmitter 100 having the above-mentioned structure operates as follows.
For example, consider the case where the pressure transmitter 100 is mounted in the pipeline through which the fluid to be measured flows. In this case, for example, the pressure transmitter 100 is piped so that the pressure of the fluid on the upstream side (high pressure side) of the pipeline is detected by the diaphragm 50_1 and the pressure of the fluid on the downstream side (low pressure side) is detected by the diaphragm 50_2. Implement on the line.

この状態において、ダイアフラム５０＿１に流体の圧力が印加されると、ダイアフラム５０＿１が変位し、その変位に応じて圧力伝達物質５３が、流体圧力導入孔５１＿１から圧力センサチップ２の圧力導入孔１１１Ａ側に移動する。この圧力伝達物質５３の移動に応じた圧力が圧力センサチップ２のダイアフラム１２４Ａに印加され、ダイアフラム１２４Ａが変位する。 In this state, when a fluid pressure is applied to the diaphragm 50_1, the diaphragm 50_1 is displaced, and the pressure transmitting material 53 moves from the fluid pressure introduction hole 51_1 to the pressure introduction hole 111A side of the pressure sensor chip 2 according to the displacement. Moving. A pressure corresponding to the movement of the pressure transmitter 53 is applied to the diaphragm 124A of the pressure sensor chip 2, and the diaphragm 124A is displaced.

同様に、ダイアフラム５０＿２に流体の圧力が印加されると、ダイアフラム５０＿２が変位し、その変位に応じて圧力伝達物質５３が、流体圧力導入孔５１＿２から圧力センサチップ２の圧力導入孔１１１Ｂ側に移動する。この圧力伝達物質５３の移動に応じた圧力が圧力センサチップ２のダイアフラム１２４Ｂに印加され、ダイアフラム１２４Ｂが変位する。 Similarly, when a fluid pressure is applied to the diaphragm 50_2, the diaphragm 50_2 is displaced, and the pressure transmitting material 53 moves from the fluid pressure introduction hole 51_2 to the pressure introduction hole 111B side of the pressure sensor chip 2 according to the displacement. To do. A pressure corresponding to the movement of the pressure transmitter 53 is applied to the diaphragm 124B of the pressure sensor chip 2, and the diaphragm 124B is displaced.

このとき、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂを挟んで圧力導入孔１１１Ａ，１１１Ｂに対面配置されている部屋１３２Ａ，１３２Ｂは、連通路１３３によって連通され、且つオイル１５によって満たされていることから、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの一方の変位に伴うオイル１５の移動に応じた圧力が、連通路１３３を介してダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの他方に印加される。 At this time, the rooms 132A and 132B arranged to face the pressure introduction holes 111A and 111B with the diaphragms 124A and 124B interposed therebetween are communicated by the communication passage 133 and filled with the oil 15, so that the diaphragms 124A and 124B A pressure corresponding to the movement of the oil 15 due to the displacement of one is applied to the other of the diaphragms 124A and 124B via the communication passage 133.

したがって、例えば、圧力導入孔１１１Ａからダイアフラム１２４Ａに印加される圧力が圧力導入孔１１１Ｂからダイアフラム１２４Ｂに印加される圧力よりも大きい場合、ダイアフラム１２４Ｂは、上記二つの圧力の差に応じた分だけ、図１１の−Ｚ方向（支持基板３側）に変位する。一方、ダイアフラム１２４Ａは、上記二つの圧力の差に応じた分だけ、図１１の＋Ｚ方向に変位する。 Therefore, for example, when the pressure applied from the pressure introduction hole 111A to the diaphragm 124A is larger than the pressure applied from the pressure introduction hole 111B to the diaphragm 124B, the diaphragm 124B is increased by the amount corresponding to the difference between the two pressures. It is displaced in the −Z direction (support substrate 3 side) in FIG. On the other hand, the diaphragm 124A is displaced in the + Z direction in FIG. 11 by the amount corresponding to the difference between the two pressures.

これらのダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの変位によってダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂに生じた応力がひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂ，１２６Ａ，１２６Ｂに加わり、各ひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂ，１２６Ａ，１２６Ｂを構成する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４，Ｒ３１〜Ｒ３４の抵抗値の変化に応じた電気信号が圧力センサチップ２から出力される。この電気信号は、図示されない信号処理回路に入力され、信号処理回路が必要な信号処理を実行することにより、上述したように、計測対象の流体の低差圧および高差圧の情報、および高静圧の情報が得られる。この差圧の情報は、例えば、圧力発信器１００の表示装置（図示せず）に表示され、または、通信回線を介して外部機器に送信される。 The stress generated in the diaphragms 124A and 124B due to the displacement of these diaphragms 124A and 124B is applied to the strain gauges 125A, 125B, 126A and 126B, and the resistors R11 to R14 and R21 to each of the strain gauges 125A, 125B, 126A and 126B are formed. An electric signal corresponding to the change in the resistance value of R24, R31 to R34 is output from the pressure sensor chip 2. This electrical signal is input to a signal processing circuit (not shown), and the signal processing circuit performs the necessary signal processing to obtain information on the low differential pressure and high differential pressure of the fluid to be measured, and high, as described above. Information on static pressure can be obtained. This differential pressure information is displayed on, for example, a display device (not shown) of the pressure transmitter 100, or is transmitted to an external device via a communication line.

以上、実施の形態５に係る圧力発信器によれば、実施の形態４に係る圧力センサチップを用いることにより、低差圧、高差圧、および高静圧の測定が可能な差圧／静圧発信器を実現することができる。特に、実施の形態４に係る圧力センサチップによれば、１チップで低差圧、高差圧、および高静圧の検出することができることから、差圧／静圧発信器をより低コストに実現することが可能となる。 As described above, according to the pressure transmitter according to the fifth embodiment, the differential pressure / static pressure capable of measuring low differential pressure, high differential pressure, and high static pressure by using the pressure sensor chip according to the fourth embodiment. A pressure transmitter can be realized. In particular, according to the pressure sensor chip according to the fourth embodiment, since low differential pressure, high differential pressure, and high static pressure can be detected with one chip, the differential pressure / static pressure transmitter can be made at a lower cost. It will be possible to realize it.

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。 ≪Expansion of embodiment≫
The inventions made by the present inventors have been specifically described above based on the embodiments, but it goes without saying that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof. No.

例えば、実施の形態４に係る圧力センサチップ２において、熱によるオイル１５の膨張または収縮に基づく圧力の測定誤差が要求仕様に影響を与えない場合には、ダイアフラム１２ For example, in the pressure sensor chip 2 according to the fourth embodiment, when the pressure measurement error due to the expansion or contraction of the oil 15 due to heat does not affect the required specifications, the diaphragm 12

上記実施の形態に係る圧力センサチップ２は、図１１等に示した構造を有する圧力発信器１００のみならず、各種の構造を有する差圧発信器に適用できることは言うまでもない。すなわち、上記実施の形態で示した圧力発信器１００は、あくまで一例であり、差圧発信器として要求される仕様や用途等によって、例えばダイアフラムベース５を構成する材料や形状等が圧力発信器１００と異なる差圧発信器にも、本発明に係る圧力センサチップを適用することが可能である。 Needless to say, the pressure sensor chip 2 according to the above embodiment can be applied not only to the pressure transmitter 100 having the structure shown in FIG. 11 and the like, but also to the differential pressure transmitter having various structures. That is, the pressure transmitter 100 shown in the above embodiment is just an example, and depending on the specifications and applications required for the differential pressure transmitter, for example, the material and shape constituting the diaphragm base 5 may be the pressure transmitter 100. It is possible to apply the pressure sensor chip according to the present invention to a differential pressure transmitter different from the above.

また、実施の形態５では、実施の形態４に係る圧力センサチップ２を用いて圧力発信器を実現する場合を例示したが、これに限られず、実施の形態１乃至３に係る圧力センサチップ１，１Ａ，１Ｂを用いてマルチレンジの圧力発信器を実現できることは言うまでもない。この場合には、圧力発信器に必要な圧力導入路１１１は一つであるので、計測対象の流体の圧力をその圧力導入路１１１に導くための経路を構成する部品等（例えば、ダイアフラム５０＿１，５０＿２等）は１組あればよい。 Further, in the fifth embodiment, the case where the pressure sensor chip 2 according to the fourth embodiment is used to realize the pressure transmitter is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the pressure sensor chip 1 according to the first to third embodiments is not limited to this. It goes without saying that a multi-range pressure transmitter can be realized by using, 1A, and 1B. In this case, since there is only one pressure introduction path 111 required for the pressure transmitter, parts and the like (for example, diaphragm 50_1, which constitute a path for guiding the pressure of the fluid to be measured to the pressure introduction path 111). 50_2 etc.) may be one set.

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｘ，２…圧力センサチップ、１１…第１層、１２…第２層、１３，１３＿１〜１３＿ｎ…第３層、１４…絶縁層、１５…圧力伝達物質、１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ…圧力導入路、１１２…第１孔、１１３…第２孔、１１３ａ…エッジ、１２１…活性層、１２２…絶縁層、１２４，１２４Ａ，１２４Ｂ…ダイアフラム、１２５，１２６，１２６＿１，１２６＿２，１２６＿３，１２７…ひずみゲージ、１２９…電極パッド、１３１，１３１＿１〜１３１＿ｎ…ストッパ部、１３１ａ，１３１ａ＿１〜１３１ａ＿ｎ…エッジ、１３２，１３２＿１〜１３２＿ｎ…部屋、１３３，１３５…連通路、１３４…孔、１３６…封止部材、Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４，Ｒ２１＿１〜Ｒ２４＿１，Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２，Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３，Ｒ３１〜Ｒ３４…抵抗、Ｂ１０，Ｂ１１，Ｂ２０，Ｂ２０＿１，Ｂ２０＿２，Ｂ２０＿３…ブリッジ回路、５…ダイアフラムベース、５ａ，５ｂ…ダイアフラムベースの主面、３…支持基板、３ａ，３ｂ…支持基板の主面、４…中継基板、６Ａ，６Ｂ…固定部材、８…ボンディングワイヤ、５０＿１，５０＿２…ダイアフラム、５１＿１，５１＿２…流体圧力導入孔、５３…圧力伝達物質、５４＿１，５４＿２…オイル導入孔、５５＿１，５５＿２…封止部材、２０ａ…圧力センサチップの主面、４０…電極パッド、３０＿１，３０＿２，５１ａ＿１，５１ａ＿２…貫通孔、１００…圧力発信器。 1,1A, 1B, 1X, 2 ... Pressure sensor chip, 11 ... 1st layer, 12 ... 2nd layer, 13,13_1-13_n ... 3rd layer, 14 ... Insulation layer, 15 ... Pressure transmitter, 111,111A , 111B ... Pressure introduction path, 112 ... First hole, 113 ... Second hole, 113a ... Edge, 121 ... Active layer, 122 ... Insulation layer, 124,124A, 124B ... Diaphragm, 125,126,126_11,126_2,126_3 , 127 ... Strain gauge, 129 ... Electrode pad, 131, 131_1-131_n ... Stopper, 131a, 131a_1-131a_n ... Edge, 132, 132_1-132_n ... Room, 133, 135 ... Communication passage, 134 ... Hole, 136 ... Seal Stop members, R11 to R14, R21 to R24, R21_1 to R24_1, R21_2 to R24_2, R21_3 to R24_3, R31 to R34 ... Resistance, B10, B11, B20, B20_1, B20_2, B20_3 ... Bridge circuit, 5 ... Diaphragm base, 5a , 5b ... Diaphragm base main surface, 3 ... Support substrate, 3a, 3b ... Support substrate main surface, 4 ... Relay substrate, 6A, 6B ... Fixing member, 8 ... Bonding wire, 50_1, 50_2 ... Diaphragm, 51_1, 51_2 ... Fluid pressure introduction hole, 53 ... Pressure transmitter, 54_1,54_2 ... Oil introduction hole, 55_1,55_2 ... Sealing member, 20a ... Main surface of pressure sensor chip, 40 ... Electrode pad, 30_1,30_2,51a_1,51a_2 ... Through hole, 100 ... Pressure transmitter.

Claims (5)

計測対象の流体の圧力を検出する圧力センサチップであって、
第１主面、および前記第１主面と反対側の第２主面と、前記第１主面および前記第２主面に開口した圧力導入路を有する第１層と、
前記圧力導入路の一端を覆うダイアフラムと、第１ひずみゲージと、第２ひずみゲージとを有し、前記第１層の前記第２主面上に配置された第２層と、
第３主面と、前記第３主面に形成された凹部とを有し、前記第３主面が前記第２層上に配置された第３層とを有し、
前記凹部は、前記ダイアフラムを介して前記圧力導入路と対面して形成され、
前記凹部は、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記圧力導入路の内側に形成され、 前記第１ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記凹部の外側の領域に形成され、
前記第２ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第１ひずみゲージよりも内側の領域に形成され、
前記第３層は、前記第２層上にｎ（ｎは２以上の整数）個積層され、
前記第２層側からｉ（１＜ｉ≦ｎ）番目の前記第３層の前記凹部は、（ｉ−１）番目の前記第３層の前記凹部よりも大きな開口面積を有し、
前記第２ひずみゲージは、前記第３層毎に対応して設けられ、
前記第１ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見てｎ番目の前記第３層の前記凹部の外側に形成され、 前記第２層側からｎ番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージは、前記第２層のダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第１ひずみゲージの内側、且つ（ｎ−１）番目の前記第３層の前記凹部の外側の領域に形成され、
前記第２層側からｊ（１＜ｊ＜ｎ）番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、（ｊ＋１）番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージよりも内側、且つ（ｊ−１）番目の前記第３層の前記凹部の外側の領域に形成され、
前記第２層側から１番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、２番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージよりも内側に形成されている
ことを特徴とする圧力センサチップ。 A pressure sensor chip that detects the pressure of the fluid to be measured.
A first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and a first layer having a pressure introduction path opened in the first main surface and the second main surface.
A second layer having a diaphragm covering one end of the pressure introduction path, a first strain gauge, and a second strain gauge, and arranged on the second main surface of the first layer,
It has a third main surface and a recess formed on the third main surface, and the third main surface has a third layer arranged on the second layer.
The recess is formed so as to face the pressure introduction path via the diaphragm.
The recess is formed inside the pressure introduction path when viewed from a direction perpendicular to the first main surface, and the first strain gauge is the first in a region functioning as the diaphragm of the second layer. Formed in the outer region of the recess when viewed from a direction perpendicular to the main surface,
The second strain gauge is formed in a region of the second layer that functions as the diaphragm, in a region inside the first strain gauge when viewed from a direction perpendicular to the first main surface .
In the third layer, n (n is an integer of 2 or more) are laminated on the second layer.
The recess of the third layer at the i (1 <i ≦ n) th from the second layer side has a larger opening area than the recess of the third layer at the (i-1) th.
The second strain gauge is provided corresponding to each of the third layers.
The first strain gauge is formed outside the recess of the third layer, which is nth when viewed from a direction perpendicular to the first main surface, in a region of the second layer that functions as the diaphragm. The second strain gauge corresponding to the third layer, which is the nth from the second layer side, has the first strain in a region functioning as a diaphragm of the second layer when viewed from a direction perpendicular to the first main surface. It is formed in the region inside the gauge and outside the recess of the (n-1) th layer.
The second strain gauge corresponding to the j (1 <j <n) th layer from the second layer side is perpendicular to the first main surface in the region of the second layer that functions as the diaphragm. It is formed in the region inside the second strain gauge corresponding to the (j + 1) th layer and outside the recess of the (j-1) th layer when viewed from the vertical direction.
The second strain gauge corresponding to the third layer, which is the first from the second layer side, is viewed from a direction perpendicular to the first main surface in the region functioning as the diaphragm of the second layer. A pressure sensor chip characterized in that it is formed inside the second strain gauge corresponding to the third layer. 請求項１に記載の圧力センサチップにおいて、
前記第２層側からｋ（１≦ｋ≦ｎ）番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第２層側からｋ番目の前記第３層の前記凹部の周縁部に形成され、
前記第１ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記圧力導入路の周縁部に形成されている
ことを特徴とする圧力センサチップ。 In the pressure sensor chip according to claim 1 ,
The second strain gauge corresponding to the k (1 ≦ k ≦ n) th layer from the second layer side is perpendicular to the first main surface in the region of the second layer that functions as the diaphragm. It is formed on the peripheral edge of the recess of the third layer, which is kth from the second layer side when viewed from the above direction.
The first strain gauge is characterized in that it is formed on the peripheral edge of the pressure introduction path in a region of the second layer that functions as the diaphragm when viewed from a direction perpendicular to the first main surface. Pressure sensor chip. 計測対象の流体の圧力を検出する圧力センサチップであって、
第１主面、および前記第１主面と反対側の第２主面と、夫々前記第１主面および前記第２主面に開口した第１圧力導入路および第２圧力導入路とを有する第１層と、
前記第１圧力導入路を覆う第１ダイアフラムと、前記第２圧力導入路を覆う第２ダイアフラムと、第１ひずみゲージと、第２ひずみゲージと、第３ひずみゲージと、第４ひずみゲージとを有し、前記第１層の前記第２主面上に配置された第２層と、
第３主面、および前記第３主面と反対側の第４主面と、前記第３主面に形成された第１凹部および第２凹部と、前記第１凹部と前記第２凹部とを連通する第１連通路と、前記第４主面に開口部を有し前記第１連通路に連通された第２連通路とを有し、前記第３主面が前記第２層上に配置された第３層とを有し、
前記第１凹部は、前記第１ダイアフラムを介して前記第１圧力導入路と対面して形成され、
前記第２凹部は、前記第２ダイアフラムを介して前記第２圧力導入路と対面して形成され、
前記第１ひずみゲージは、前記第２層の前記第１ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第１凹部の外側の領域に形成され、
前記第２ひずみゲージは、前記第２層の前記第１ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第１ひずみゲージよりも内側の領域に形成され、
前記第３ひずみゲージは、前記第２層の前記第２ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第２凹部の外側の領域に形成され、
前記第４ひずみゲージは、前記第２層の前記第２ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第３ひずみゲージよりも内側の領域に形成されている
圧力センサチップ。 A pressure sensor chip that detects the pressure of the fluid to be measured.
It has a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and a first pressure introduction path and a second pressure introduction path opened in the first main surface and the second main surface, respectively. The first layer and
The first diaphragm covering the first pressure introduction path, the second diaphragm covering the second pressure introduction path, the first strain gauge, the second strain gauge, the third strain gauge, and the fourth strain gauge A second layer having and arranged on the second main surface of the first layer,
A third main surface, a fourth main surface opposite to the third main surface, a first recess and a second recess formed on the third main surface, and the first recess and the second recess. It has a first communication passage and a second passage having an opening in the fourth main surface and communicating with the first communication passage, and the third main surface is arranged on the second layer. It has a third layer and
The first recess is formed so as to face the first pressure introduction path via the first diaphragm.
The second recess is formed so as to face the second pressure introduction path via the second diaphragm.
The first strain gauge is formed in a region outside the first recess as viewed from a direction perpendicular to the first main surface in a region of the second layer that functions as the first diaphragm.
The second strain gauge is formed in a region of the second layer that functions as the first diaphragm, in a region inside the first strain gauge when viewed from a direction perpendicular to the first main surface.
The third strain gauge is formed in a region outside the second recess when viewed from a direction perpendicular to the first main surface in a region of the second layer that functions as the second diaphragm.
The fourth strain gauge is formed in a region of the second layer that functions as the second diaphragm, in a region inside the third strain gauge when viewed from a direction perpendicular to the first main surface. Pressure sensor chip. 請求項３に記載の圧力センサチップと、
第５主面と、前記第５主面と反対側の第６主面と、夫々前記第５主面と前記第６主面とに開口する第１流体圧力導入孔および第２流体圧力導入孔とを有する基台と、
前記基台の前記第５主面上に設けられ、前記第１流体圧力導入孔の一端を覆う第３ダイアフラムと、
前記基台の前記第５主面上に設けられ、前記第２流体圧力導入孔の一端を覆う第４ダイアフラムと、
第７主面と、前記第７主面と反対側の第８主面と、夫々前記第７主面および前記第８主面に開口する第１貫通孔および第２貫通孔とを有し、前記第７主面が前記基台上に固定され、前記第８主面が前記第１層の前記第１主面に接合されて、前記圧力センサチップを支持する支持基板と、
を備え、
前記第１流体圧力導入孔と前記第１貫通孔とが連通し、
前記第２流体圧力導入孔と前記第２貫通孔とが連通している、
ことを特徴とする圧力発信器。 The pressure sensor chip according to claim 3 and
A first fluid pressure introduction hole and a second fluid pressure introduction hole that open into the fifth main surface, the sixth main surface opposite to the fifth main surface, and the fifth main surface and the sixth main surface, respectively. With a base with and
A third diaphragm provided on the fifth main surface of the base and covering one end of the first fluid pressure introduction hole, and
A fourth diaphragm provided on the fifth main surface of the base and covering one end of the second fluid pressure introduction hole, and
It has a seventh main surface, an eighth main surface opposite to the seventh main surface, and a first through hole and a second through hole that open into the seventh main surface and the eighth main surface, respectively. A support substrate in which the seventh main surface is fixed on the base and the eighth main surface is joined to the first main surface of the first layer to support the pressure sensor chip.
With
The first fluid pressure introduction hole and the first through hole communicate with each other.
The second fluid pressure introduction hole and the second through hole communicate with each other.
A pressure transmitter characterized by that. 計測対象の流体の圧力を検出する圧力センサチップであって、
第１主面、および前記第１主面と反対側の第２主面とを有し、前記第１主面と前記第２主面とを貫通する圧力導入路を有する第１層と、
第１ひずみゲージを有し、前記第１層の前記第２主面上に前記圧力導入路を覆って形成され、前記第１主面と垂直な方向から見て前記圧力導入路と重なりを有する領域がダイアフラムとして機能する第２層と、
前記第２層上に積層されたｎ（ｎは２以上の整数）個の第３層と、を有し、
前記ｎ個の第３層は、
第３主面、および前記第３主面と反対側の第４主面と、
前記第３主面に形成された凹部と、
前記第４主面側に形成された第２ひずみゲージと、を夫々含み、
前記第２層側から１番目の前記第３層は、前記第３主面が前記第２層に接合されるとともに、前記凹部が前記第１主面と垂直な方向から見て前記圧力導入路の内側の領域に形成され、
前記第２層側からｉ（１＜ｉ≦ｎ）番目の前記第３層は、前記第３主面が（ｉ−１）番目の前記第３層の前記第４主面に接合され、
ｉ番目の前記第３層の前記凹部の開口面積は、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記（ｉ−１）番目の前記第３層の前記凹部よりも大きく形成され、
前記第２層側からｎ番目の前記第３層の前記第２ひずみゲージは、前記第１主面と垂直な方向から見て、ｎ番目の前記第３層の前記凹部の外側の領域に形成され、
前記第２層側からｊ（１≦ｊ＜ｎ）番目の前記第３層の前記第２ひずみゲージは、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記ｊ番目の前記第３層の前記凹部よりも外側、且つ（ｊ＋１）番目の前記第３層の前記第２ひずみゲージよりも内側の領域に形成され、
前記第１ひずみゲージは、前記第１主面と垂直な方向から見て、１番目の前記第３層の前記第２ひずみゲージよりも内側の領域に形成されている
ことを特徴とする圧力センサチップ。 A pressure sensor chip that detects the pressure of the fluid to be measured.
A first layer having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and having a pressure introduction path penetrating the first main surface and the second main surface.
Having a first strain gauge is formed to cover the pressure introduction passage on the second major surface of the first layer, with an overlap with the pressure introduction channel when viewed from the first major surface and a direction perpendicular The second layer, where the area functions as a diaphragm,
It has n (n is an integer of 2 or more) third layers laminated on the second layer.
The n third layers are
The third main surface and the fourth main surface opposite to the third main surface,
The recess formed on the third main surface and
Each includes a second strain gauge formed on the fourth main surface side.
In the third layer, which is the first from the second layer side, the third main surface is joined to the second layer, and the recess is the pressure introduction path when viewed from a direction perpendicular to the first main surface. Formed in the inner area of
In the i (1 <i ≦ n) th third layer from the second layer side, the third main surface is joined to the fourth main surface of the third layer (i-1) th.
The opening area of the recess of the third layer of the i-th layer is formed to be larger than the recess of the third layer of the (i-1) th layer when viewed from the direction perpendicular to the first main surface.
The second strain gauge of the third layer, which is nth from the second layer side, is formed in the outer region of the recess of the third layer, which is nth, when viewed from a direction perpendicular to the first main surface. Being done
The j (1 ≦ j <n) th layer from the second layer side, the second strain gauge of the third layer is the jth third layer of the third layer when viewed from the direction perpendicular to the first main surface. It is formed in a region outside the recess and inside the second strain gauge of the (j + 1) th layer.
The pressure sensor is characterized in that the first strain gauge is formed in a region inside the second strain gauge of the first third layer when viewed from a direction perpendicular to the first main surface. Chip.
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